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1、第五章第五章 系统设计系统设计信息化网站信息化网站企业信息化网站先进制造技术网站。百渡网站制造业信息化httpwww.e-系统设计系统设计系统设计的任务、原则系统设计的任务、原则生命周期法的系统设计生命周期法的系统设计面向对象的系统设计（面向对象的系统设计（OOD）系统硬件、软件配置设计系统硬件、软件配置设计系统设计报告系统设计报告5.1 系统设计的任务、原则系统设计的任务、原则系统设计的任务系统设计的任务n系统设计是新系统的物理设计阶段，根据系统分析阶段所确定的新系统的逻辑模型，综合考虑各种约束，利用一切可用的技术手段和方法，进行各种具体设计，提出一个能在计算机上实现的新系统的实施方案，解决

2、“系统怎样做”的问题。n采用自项向下的结构化设计方法。n系统设计阶段的主要任务包括主要任务包括：新系统的总体结构框架设计、代码设计、数据库设计、输入/输出设计、处理流程及模块功能的设计，最后写出系统设计报告系统设计报告。系统设计的任务、原则系统设计的任务、原则系统设计的原则：系统设计的原则：（1）系统性）系统性（2）灵活性）灵活性（3）可靠性）可靠性（4）经济性）经济性5.2 生命周期法的系统设计生命周期法的系统设计总体结构设计总体结构设计模块及层次模块结构图模块及层次模块结构图代码设计代码设计数据结构和数据库设计数据结构和数据库设计输入输出设计输入输出设计模块功能、处理过程设计模块功能、处理

3、过程设计5.2.1 总体结构设计总体结构设计系统总体结构设计是要根据系统分析的要求和组织的实际情况来对新系统的总体结构形式和可利用的资源进行大致设计，它是一种宏观、总体上的设计和规划。主要内容包括：主要内容包括：子系统的划分网络和设备的配置设备选型系统划分原则系统划分原则1)子系统要具有相对独立性：将联系比较密切、功能近似的模块相对集中。2)子系统之间数据的依赖性尽量小：子系统之间的联系要尽量减少，接口要简单、明确。3)子系统划分的结果应使数据冗余较小：减少数据调用、中间结果的保存和传递、重复计算工作。4)子系统的设置应考虑今后管理发展的需要：考虑高层次管理决策的要求。5)子系统的划分应便于系

4、统分阶段实现：适应系统分期分步实施。6)子系统的划分应考虑到各类资源的充分利用系统划分方法分类系统划分方法分类1)按功能划分：最常用的一种划分方法，按功能/数据分析的结果进行子系统的划分；2)按业务处理顺序划分：特别强调时间和处理过程顺序的系统常常采用这种方法；3)按数据拟合程度划分：将相关联的数据尽量集中；4)按业务处理过程划分：要分段实现开发工作时可以采用；5)按业务处理的时间划分：某些特定场合使用；6)按实际环境和网络分布划分：某些特定场合使用。5.2.2 模块及层次模块结构图模块及层次模块结构图q模块模块是指这样的一组程序语句（或描述），它包括：（1）输入与输出（2）逻辑功能（3）内部

5、信息（4）运行环境层次模块结构图层次模块结构图q层次模块结构图的做法是将系统划分为若干子系统，子系统再划分为若干个模块，大模块再分为小模块。模块是具有输入输出、逻辑功能、运行程序和内部数据四种属性的一组程序。层次模块结构图主要关心的是模块的外部属性，即上下级模块、同级模块之间的数据传递和调用关系，而并不关心模块的内部。结构设计的原则：按功能划分模块，模块内部的凝聚性好；模块之间只能存在上下级之间的调用关系，不能有同级之间的横向联系；功能模块划分功能模块划分对于一个比较好的设计系统来说，模块一般都比较小，它往往都是在某一管理业务的某一局部有某一单独功能。故在结构化系统设计中，模块一般都是按功能划

6、分的，通常称为功能模块。功能模块的划分能够较好地满足上述所有的原则，而且还能够最大限度地减少重复劳动，增大系统的可维护性和提高开发工作的效率。5.2.3 代码设计代码设计代码是代表客观存在的实体或属性的符号，如：邮政编码，代码设计的任务就是要设计出一套供管理信息系统开发和运行所需的代码系统。为方便计算机对数据的分类、统计、查询等处理，要对系统进行代码设计。代码设计的原则是：代码要具有唯一性、标准化和通用性、可扩充性和唯一性、标准化和通用性、可扩充性和稳定性、结构尽量简单、长度尽可能短稳定性、结构尽量简单、长度尽可能短的特点。标准化和通用性指的是代码设计要尽量采用国家或有关部委颁发的编码标准；可

7、扩充性和稳定性指的是要考虑系统的发展和变化，能在原代码系统上加以扩充，代码的设计要能满足三、五年的使用要求。代码设计代码设计代码的种类有：n顺序码：顺序码：用连续数字代表编码对象，工作证号n分组码：分组码：如：身份证号、邮政编码。分组码是常用的一种编码，它把代码分为组，每组具有一定的含义，如某大学的学生代码*，前两位代表年级编号(大分类)，中间两位代表专业及班级编号(中分类)，后两位代表学生在班上的编号(小分类)。n缩写码：缩写码：如：BJ代表北京；Amt总额；Cont合同n帮助记码：帮助记码：如：TV-C-29代表29英寸彩色电视机。n特征码或记忆码特征码或记忆码：TV-C-25n校验码：校

8、验码：为了保证关键代码输入的准确性、减少输入错误，可给代码设置检验位，5.2.4 数据结构和数据库设计数据结构和数据库设计q数据库设计主要是进行数据库的逻辑设计逻辑设计，即将数据按一定的分类、分组系统和逻辑层次组织起来，是面向用户的。q数据库设计时需要综合企业各个部门的存档数据和数据需求，分析各个数据之间的关系，按照DBMS提供的功能和描述工具，设计出规模适当、正确反映数据关系、数据冗余少、存取效率高、能满足多种查询要求的数据模型。q数据库设计的步骤是：数据库结构定义数据库结构定义、数据表定义数据表定义、存储设备存储设备和存储空间组织和存储空间组织、数据使用权限设置数据使用权限设置、数据字典设

9、计数据字典设计数据结构和数据库设计数据结构和数据库设计q数据指标体系中的一个指标就是关系数据库中的一个基本表，而这个指标类下面的一个个具体指标就是这个基本表中的一个字段，对于指标体系中数据的结构必须进行规范化的重新组织。满足关系二维表的四个性质：表中的任意一列上，数据项属于同一个属性；表中所有行都是不相同的，不允许有重复组项出现；行的顺序无关紧要；列的顺序无关紧要，但不能重复。数据结构和数据库设计数据结构和数据库设计满足数据结构的五种范式(一般只用前三种)：第一范式：在同一表中没有重复项出现；第二范式：第一表必须有一个（而且仅一个）数据元素为主关键字，其它数据元素与主关键字一一对应；第三范式：

10、表中的所有数据元素不但要能够唯一地被主关键字所标识，而且它们之间还必须相互独立，不存在其它的函数关系。q关系数据结构的建立链接关系的确定：通过外键来建立表与表之间的数据关系，以保证数据的完整性和一致性；确定单一的父子关系结构：用E-R图消除表之间的多对多关系。5.2.5 输入输出设计输入输出设计v输入设计输入设计q一个好的输入设计可以为用户带来良好的工作环境，一个好的输出设计可以为管理者提供简捷、明了、实用的管理和控制信息。q输入设计包括输入方式设计及用户界面设计。输入方式设计主要是根据总体设计为数据库设计的要求来确定数据输入的具体形式。在设计输入方式时，应尽量利用已有的设备和资源，避免大批量

11、的数据重复多次地通过键盘输入，尽可能地减少数据输入量。常用的输入方式有：1)键盘输入：包括联机键盘输入和脱机键盘输入二种方式，用于常规少量的数据输入。输入设计输入设计2）数模/模数转换方式：条码、扫描仪、传感器等3)网络传送数据：用于子系统之间的数据传送，可通过数字网或模拟电话网两种方式传送数据。4)磁盘传送数据：约定数据传送格式。输入格式：尽量使输入统计报表的格式和数据库文件结构一致，以方便输入，尽量使用智能输入方式；输入校对方式：针对数字、金额数对字段1)人工校对：输入后显示或打印出来人工校对；2)二次键入校对：同一批数据两次键入再比较一致否；3)数据平衡校对：通过比较累计值是否一致来校对

12、。输入设计输入设计用户界面设计：应坚持友好、简便、实用、易于操作的原则，尽量避免过于繁琐和花哨。1)菜单方式：下拉式、弹出式、按钮式等。同一层菜单选择中，功能尽可能多；级数不要太多；只有少数重要操作如删除操作才让用户选择后现确定一次，其它的一般选择性操作最好让用户一次就进入系统；子系统功能一般用下拉式菜单，如P352图19.9。可以用菜单文件将菜单内容存储在数据库中，运行系统时动态地自动地生成菜单，可以很方便地实现菜单的维护。输入设计输入设计2)会话管理方式当用户操作错误时，系统向用户发出提示和警告性的信息；当系统执行用户操作指令遇到两种以上的可能时，系统提请用户进一步地说明；系统定量分析的结

13、果通过屏幕向用户发出控制型信息；决策支持系统开发中常常会遇到的具有一定因果逻辑关系的人机会话，可以将会话文件储存在数据库中，使之与程序不直接相关，方便维护。输入设计输入设计3)提示方式与权限管理把操作提示和要点同时显示在屏幕的旁边，以使用户操作方便；将整个系统操作说明书全送入系统帮助文件中，并设置系统运行状态指针，当用户按“求助”按钮时，系统立即调出相应的操作说明，当然用户也可以直接通过标题或索引来查找操作说明；数据操作权限管理一般通过入网口令和建网时定义该节点级别相结合来实现。输出设计输出设计子系统之间或主子系统之间的输出方式称为中间输出，其方式就是输入设计中的网络传递、磁盘传递等；通过终端

14、设备（显示器、打印机等）向管理者输出的一类信息称为最终输出，其方式有报表输出和图形输出；一般来说，对于基层或具体事物的管理者，采用能给出详细记录的报表输出，而对于高层领导或宏观、综合管理部门来说尽量使用能给出比例或综合发展趋势信息的图形输出。现在的开发工具已经可以很方便地实现报表和图形输出，其关健是设计报表的种类和格式，以及统计分析结果的类型及其图形表示方式。5.2.6 模块功能、处理过程设计模块功能、处理过程设计模块功能与处理过程设计是系统设计的最后一步，也称详细设计，它将设计出构成系统的一个个模块和它们之间的联接方式，而且还要具体地设计出每个模块内部的功能和处理过程。通常借助于HIPO图来

15、实现。HIPO图(HierarchyplusInput-Process-Output,分层结构:输入、处理和输出表示法)是一种描述系统结构和模块内部处理功能的工具。由一张总的层次结构图和若干张IPO图组成，前者描述整个系统的设计结构以及各类模块之间的关系，后者描述某个特定模块内部的处理过程和输入/输出关系。模块功能、处理过程设计模块功能、处理过程设计q层次模块结构图的做法是将系统划分为若干子系统，子系统再划分为若干个模块，大模块再分为小模块。模块是具有输入输出、逻辑功能、运行程序和内部数据四种属性的一组程序。层次模块结构图主要关心的是模块的外部属性，即上下级模块、同级模块之间的数据传递和调用关

16、系，而并不关心模块的内部。结构设计的原则：按功能划分模块，模块内部的凝聚性好；模块之间只能存在上下级之间的调用关系，不能有同级之间的横向联系；模块功能、处理过程设计模块功能、处理过程设计整个系统呈树状结构，不允许有网状或交叉调用关系出现；所有模块都必须严格地分类编码并建立归档文件；模块之间通常按功能和数据流程联结。qIPO图主要是配合层次化模块结构图详细说明每个模块内部功能的一种工具，必须包括输入I、处理P、输出O，以及与之相应的数据库文件、在总体结构中的位置等信息。IPO图中的处理过程P的描述比较困难，易引起二义性问题，主要方法有：1)结构化英语：用来描述一个功能单元逻辑要求，不同于自然英语

17、语言，有三种基本结构顺序结构、判断结构和循环结构，并利用几个关键词来完成对模块处理过程的描述，如IF，THEN等。模块功能、处理过程设计模块功能、处理过程设计2)决策树：用来描述一个功能模块的逻辑处理过程，是结构化英语的另一种表现形式；3)判断表：用来表达逻辑判断的工具，它能把所有的条件组合充分地表达出来，但其建立过程较为繁杂，表达方式不如前面两者简便；4)算法描述语言方法：具体描述算法细节的工具，它只面向读者，不能直接用于计算机，但类似程序语言，非常适合那些以算法或逻辑处理为主的模块功能描述。5.3 面向对象的系统设计（面向对象的系统设计（OOD）OOD概述概述特征、方法、模型特征、方法、模

18、型OOD的基本步骤的基本步骤5.3.1 OOD概述概述特征、方法、模型特征、方法、模型OOD的特征的特征1）适合表达复杂多变的问题空间的需要；运用抽象的原则，使多余的问题简明了；对系统中易变的部分打包，构造了对变化具有弹性的系统。2）体现了OOA、OP与OOD之间的内在一致性。3）OOD对基于问题空间和现实空间的约束而构建的结果支持软件重用。4）改善了用户、系统分析员、设计员和程序员之间的交流。OOD概述概述特征、方法、模型特征、方法、模型传统的系统设计方法传统的系统设计方法OOD方法方法在传统的系统开发中，系统分析与设计是相互分离的。系统设计是设计人员把系统分析文档转换成系统设计文档的等价形

19、式。在转换过程中，设计文档大部分情况由于一些原因进行了相应的修改，这一修改极少返回去对分析文档进行相应的修改。OOD方法只需要在OOA的基础上，对OOA模型进行不断地优化、补充。因此，可以说面向对象方法在分析阶段建立了OOA模型，在OOD阶段对OOA模型进行细化，两阶段所面对的始终是一个模型。OOD概述概述特征、方法、模型特征、方法、模型OOD的系统模型的系统模型OOD的系统模型由4个部件组成：问题空间（PD）、人机交互（HI）、任务管理（TM）和数据管理（DM）。这4个部件对应于组成目标系统的4个子系统。在由这4个子系统构成的系统中，问题空间部件主要负责对系统边界内现实系统的描述，它在OOA

20、中建立，将在OOD时改进，人机交互部件负责人和计算机的交互界面；任务管理部件是对系统中的各项任务进行合理的组织与管理；数据管理部件负责数据的存储、更新和恢复。OOD的系统模型的系统模型在设计这4个子系统时，各子系统应尽可能简单而明确的接口，子系统之间的依赖性小，OOD的系统模型组成如图所示：OOD的系统模型的系统模型问题空间（问题空间（PD）人机人机交互（交互（HI）任务管理（任务管理（TM）数据管理（数据管理（DM）5.3.2 OOD的的基本步骤基本步骤1）问题空间部件（）问题空间部件（PD）的设计的设计（1）OOD模型的初始PD部分直接从复制OOA模型开始，把OOA模型作为OOD模型的问题

21、空间部分。（2）修改和增补初始PD部分A对于复用的设计/编程方面的类，可利用现有的实现库中既有的类和对象来形成它。B将空间有关的类组成一组，利用抽象原则来建立公共协议，形成一个新的类。C对初始PD部分的继承进行调整。D修改设计以提高性能。问题空间部件（问题空间部件（PD）的设计的设计E在使用初始PD部分时，若考虑利用一些商品化的特定空间的类库或其他地方的类实现对初始PD部分中类的修改时，应首先对这些类中的属性和服务进行识别，尽量使不需要的属性和服务最小化，并在转换（修改）中加如一般特殊关系的规格说明。F为了提高系统的工作效率，可以合并一些高度耦合的类，还可能在类及对象中扩充一些保存临时结果的属

22、性或一些低层控制块。G提供数据管理部分，增加属性和服务使对象能够被保存，保存的数据可以是对象本身，也可以是数据管理部分或面向对象的数据管理系统。H增补一些类来反映系统底层的逻辑细节。OOD的基本步骤的基本步骤2）人机交互（）人机交互（HI）的设计的设计（1）HI部件的对象（类）部件的对象（类）在许多大型的信息系统中，人机交互对象（类）通常是指窗口屏幕或报告。窗口组成：安全登录窗口设置窗口业务功能窗口报告。报告对象（类）可以包括绝大多数用户需要的信息，如下学期的课程表、党员名单、成绩单等都属于报告。（2）HI部件对象（类）的标识部件对象（类）的标识标识HI的对象（类）包括：确定每个类必需的属性，

23、确定类属性的方法同上。确定便于两个类之间所有的一般特殊、整体部分结构或其他的对象。确定便于实现目标的最适合于类的服务。人机交互（人机交互（HI）的设计的设计（3）HI部件的构建部件的构建 分类描述分类描述。在设计HI部件时，首先多所有和系统有关的人进行分类，据每类人的工作目的、所完成的任务以及系统对他们所能提供的支持进行必要的描述。构建构建HI部件的对象模型。部件的对象模型。构建HI部件时，要按照人机交互设计的一些准则即一致性、最少的操作步骤、即使响应用户操作、允许用户误操作、界面设计简单明了等准则进行，设计出良好的用户界面或人机交互系统。对对HI对象模型的补充说明对象模型的补充说明。对于大型

24、复杂化的信息系统来讲，前面所建对象模型并不能十分清楚地说明其系统的人机交互部件，这时还需要用辅助的工具菜单树来加以补充说明。OOD的基本步骤的基本步骤3）任务管理部件（）任务管理部件（TM）的设计的设计在OOD中，任务是指系统为达到某一设定目标而进行的一连串的数据操作（服务），若干任务的并发执行叫多任务。（1）TM设计应遵照的策略：设计应遵照的策略：识别事物驱动任务识别时钟驱动任务识别优先任务和关键任务识别协调者审核任务任务管理部件（任务管理部件（TM）的设计的设计（2）任务管理部件设计的步骤：）任务管理部件设计的步骤：对类和对象进行的细化，建立系统的OOA/OOD工作表格。审查OOA/OOD

25、的工作表格，寻找可能被封装在TM中那些与特定平台有关的部分以及任务协调部分、通信的从属关系、消息/线程序列等。构建新的类。（3）系统中任务的执行机制）系统中任务的执行机制任务管理部件一般在信息系统中使用的较少，但在控制系统中应用较多。OOD的基本步骤的基本步骤4）数据管理部件（）数据管理部件（DM）的设计的设计（1）对象模型中）对象模型中DM部件应实现的主要目标部件应实现的主要目标 存储问题空间的持久对象 DM部件为问题空间中所有的持久对象封装了查找和存储机制（2）DM部件设计的内容部件设计的内容 数据存储设计数据存储设计A存储方式选择：常用的数据存储方法有：文件方式、关系数据库方式和面向对象

26、的数据库方式。B面向对象的数据库的设计数据模型：基本数据类型和特殊数据类型类定义依据所分析的类关系，定义数据库的对象模式 相应服务设计相应服务设计 定义一个类及对象，名为对象服务，带有两项服务：告诉每个对象存储自己；检查被存储的对象，供系统模型中其他成分使用。5.4 系统硬件、软件配置设计系统硬件、软件配置设计计算机硬件选择计算机硬件选择计算机网络选择计算机网络选择计算机软件选择计算机软件选择5.4.1 计算机硬件选择计算机硬件选择q计算机硬件指标：主机结构：是否采用RISC体系结构；CPU主频快慢；内存大小；缓存大小；硬盘大小；外设的速度如硬盘的读写速度；升级是否方便；性价比；对工作环境的要

27、求。5.4.2 计算机网络选择计算机网络选择根据实际业务的需要去考虑如何配置和选用网络产品，主要是考虑在组织内部如何建立一个局域网，当然也涉及广域网和城域网的一些内容。在网络设计的时候通常分三步走：首先根据用户的要求选择网络的结构，如总线型、环型、星型、树型等，一般采用总线型结构；然后根据系统结构划分的结果，安排网络和设备的分布，包括设备选型、如何布线等内容；最后是根据实际业务的要求划定网络各节点的级别、管理方式、数据读写的权限、选择相应的软件系统。确定了这三步内容并设计完整个系统后，通知网络布线公司建立网络系统。计算机网络选择计算机网络选择q目前比较流行的是计算机系统结构是分布式系统（若干微

28、机和数字局域网联接）或分布集中式系统（由一台小或中型计算机和若干终端构成集中式的主机系统，然后再辅之以若干微机，并用数字局域网络联接），完全集中式的系统（由一台小或中或大型机为主机，其它都是通过终端与主机相联）已经很少见。q设备选配的依据：应完全依据系统调查和系统分析的结果来考虑硬件配置和系统，即管理业务的需要决定系统的设备配置；一定要考虑到实现上的可能性和技术上的可靠性，也就是根据实际管理业务和办公室的地理位置来考虑配置设备。计算机网络选择计算机网络选择设备选择指标：技术可靠、维修方便、兼容性好、标准化、较熟悉、使用方便、可扩充性好、性价比高、对环境的要求（温度、湿度、防尘度等）。q网络设备

29、选择：传输介质选择：双绞线、同轴电缆、光纤、无线通信介质等；网络管理软件选择；网络接口设备选择：中继器、网桥、路由器、网关、集线器HUB，应注意中继器、网桥、路由器、网关在选择使用时的区别；5.4.3 计算机软件选择计算机软件选择q计算机软件指标：操作系统：WINDOWS，UNIX数据库管理系统：ORACLE，INFOMAX，SYBASE等公司的数据库产品；程序设计语言：PowerBuilder;VisualBasic;Dephi;C+Bulider;VisualC+等等；CASE工具：分析、测试工具；应用软件包：统计分析、预测分析、运筹学等；qPBX与ISDN的一些指标5.5 系统设计报告系统设计报告q系统设计阶段的成果是写出系统设计报告系统设计报告，其内容包括：n系统总体结构图(功能的划分与总体功能结构图、计算机信息处理流程图)n系统设备配置方案（软硬件环境配置清单、网络拓扑结构图）n新系统的代码体系(代码结构、编码规则)n数据文件或数据库文件说明（数据库结构、数据字典）n输入、输出设计、接口设计方案n详细设计中的HIPO图(层次化模块结构图、模块内部的算法设计)n安全可靠性设计n系统详细设计方案说明书（方案说明及实施计划）