管理信息系统-第5章系统设计.ppt

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系统设计,本章教学目标,通过本章的学习，在相关案例引导下了解信息系统的结构化系统设计基本概念，熟悉系统总体结构设计、数据库设计、代码设计、输入输出设计、处理过程设计、计算机系统配置等工作流程和任务要求；熟悉面向对象系统设计基本概念，能利用,Visio,进行系统体系结构、子系统与功能模块、系统界面等设计；能利用,MySQL,和,Access,进行数据库设计，熟悉系统概要设计说明书和数据库设计说明书等项目文档的编写要求。,实践项目：,ERP,系统设计,推介工具：,Microsoft Visio/Word,、,MySQL,和,Access,技能训练（以“金蝶,KIS,专业版”为原型）：,（,1,）利用,Microsoft Visio/Word,设计,MIS,项目团队小型,ERP,系统（,MIS,知识卡管理系统）的功能控制结构图；,（,2,）以金蝶,KIS,系统为原型，利用,MySQL,和,Access,设计,MIS,项目团队小型,ERP,系统（,MIS,知识卡管理系统）的“采购管理、销售管理、生产管理、库存管理”子功能的业务基础数据表。,系统分析阶段，主要解决的是新系统“做什么”的问题。而在系统设计阶段，需要回答的中心问题是“怎么做”，即通过给出新系统物理模型的方式，描述如何实现在系统分析中规定的系统功能。,5.1 结构化系统设计,【,本节知识点指引,】,5.1.1 结构化系统设计概述,5.1.2 系统总体结构设计,5.1.3 数据库设计,5.1.4 代码设计,5.1.5 输入输出设计,5.1.6 处理过程设计,5.1.7 计算机系统配置,【,师生互动,】,以,MIS,项目团队开发,MIS,知识卡管理系统为例，讨论“系统设计报告”的基本内容。,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，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,5.1.1,结构化系统概述,结构化设计的特点：,模块化,自顶向下，逐步求精,上层模块分解为下层模块，三种不同形式，,顺序结构、选择结构、循环结构,5.1.1,结构化系统概述,基本原则：,分解,协调原则,自顶向下原则,模块独立性原则,（一个模块运行时，与另一个模块存在无关 系统容易开发、系统可靠性高、系统容易维护）,5.1.2,系统总体结构设计,模块,(Module),一词使用很广泛。通常对应于用一个名字就可以调用的一段程序语句（子程序或函数）,模块具有输入和输出、逻辑功能、运行程序、内部数据四种属性。,5.1.2,系统总体结构设计,计算年龄,模块的图形表示方法,5.1.2,系统总体结构设计,结构图,(Structured Chart),描述系统的模块结构及模块间的联系,结构图中的主要成分有：,模块,：,用长方形表示,调用,：,从一个模块指向另一模块的箭头表示前一个模块调用后一个模块。有循环调用和条件调用,数据,：,用带圆圈的小箭头表示从一个模块传递给另一模块的数据（有实义）,控制信息,：,带涂黑圆圈的小箭头表示一个模块传送给另一模块的控制信息,功能模块结构图符号,计算,获得有效数据,生成报表,打印报表,获得编辑数据,核对数据,打印表头,打印表尾,读入数据,编辑数据,显示无效数据,打印一行,有效数据,EOF,编辑数据,EOF,有效数据,编辑数据,有效数据,结果,编辑数据,数据,数据,EOF,EOF,结果,日期,行,行,行,总计,一个完整的结构图,模块：,凝聚（衡量一个模块内部自身功能的内在联系是否紧密的指标 偶然凝聚、逻辑凝聚、时间凝聚、数据凝聚、功能凝聚）,耦合（衡量模块间结构性能的重要指标 数据耦合、控制耦合、非法耦合）,5.1.2,系统总体结构设计,期末成绩查询,Main,（）,stuNo=,读入学号模块,调用成绩,查询模块,调用,显示模块,主模块,成绩查询模块（）,调用,查期末成绩模块,如果有不及格科目则,标志,1=True,调用,不及格处理模块,不及格处理模块（）,标志,2=,确定留退模块,（）,如果标志,2!=True,则,调用,查补考安排模块,显示结果模块（）,调用,显示成绩模块,如果标志,1=True,则,调用,不及格显示模块,显示不及格处理模块（）,如果标志,2=True,则,调用,留退通知模块,否则,调用,补考通知模块,子模块,学生期末成绩查询,读入学号,显示成绩,查询成绩,显示成绩,不及格处理,确定留退,显示补考,显示留退,改写后的模块图,控制结构图的绘制,数据流程图有两种典型的结构：变换型结构和事务型结构。这两种结构可以分别通过变换分析和事务分析方法导出标准形式的结构图,。,区分数据流程图的结构类型,不同的类型采用不同的方法,数据流图映象成相应模块结构,1,.,数据流程图的结构类型,（1）变换型,DFD,一个数据流程图可以明显地分成输入、处理和输出三部分。,（2）事务型,DFD,事务型数据流程图一般呈束状形。,从数据流程图导出初始结构图,（1）变换型,DFD,从数据流程图导出初始结构图,输入,信息,物理,输入,格式,检查,处理,显示,正确,信息,结果,物理,输出,数据,变换中心,输出,逻辑,输入,逻辑,输出,输入,（,2,）事务型,DFD,从数据流程图导出初始结构图,接受路径,动作路径,2.,转换策略,（,1,）以变换为中心的设计步骤：,找出主处理、逻辑输入和逻辑输出,设计模块的顶层和第一层,设计中、下层模块,从数据流程图导出初始结构图,（1）以变换为中心的设计,汇款单,合格的汇款单,处理后的汇款单,收据,明细账,变换中心,输出,输入,业务数据,（1）以变换为中心的设计,汇款处理系统,取得合格汇款单,计算汇费,记账,输出处理后的汇款单,输入汇款单,格式检查,产生收据,打印收据,合格的汇款单,处理后的汇款单,合格的汇款单,业务数据,处理后的汇款单,汇款单,合格的汇款单,汇款单,处理后的汇款单,收据,收据,业务数据,（,2,）以事务为中心的设计步骤：,确定事务的来源；,确定以事务为中心的系统结构；,确定每一种事务以及它所需要的处理动作；,合并具有相同处理动作的模块，组成公共处理模块加入系统；,为每个事务处理模块设计下面的操作模块，再为操作模块设计细节模块。某些操作模块和细节模块可以被几个上一层模块共用。,从数据流程图导出初始结构图,以事务分析为中心的设计,要求类,型处理,图书管理要求,无效输入,1.1,新书入库,1.2,还,入库单,罚款单,1.5,注销图书,1.3,还书,1.4,目录文件,借书单,书,单,注销单,借书,借书文件,罚款单,事务,中心,以事务分析为中心的设计,图书处理系统,取得图书,处理要求,修改目录文件,操作层,细节层,新书入库,注销图书,借书,还书,打印罚款单,修改借书文件,图书管理要求,入库单,借书单,还书单,注销单,模块总体设计举例,问题描述：,病人监护系统中的实时监测模块。,该模块使用病床专用设备测量病人的若干生理参数，如体温、脉搏、血压等等。,每个病人各种指标的安全范围由医生预先指定。,每经过一定的时间间隔，监测模块从监视设备读入这些数据，并存入数据库中。,若发现某个指标超出合理范围，则向维修站发出设备故障通知，报告床号。,若发现某个指标越出安全范围，则向护理站发出通知，报告病人号。,分析产生的,DFD,病人,护理站,病历,合理数据,数据,不安全因素,读取数据,存储数据,检查数据,通报不,安全因素,维修站,不合理数据,可以划分哪些模块呢？,FS2,病人监护,采集数据,检查数据,处理数据,获取下一个病人,PN,，,FS,EOF,，,EF,EOF,FS,EF,USF,，,EF,USF,FS,PN,EF,，,USF,PN,，,FS,PN,，,FS,，,EF,PN,，,EF,PN,，,FS,FS,SR,读,取,数,据,检查不合理范围,查询安全范围,判定病人是否安全,写,数,据,库,通报设备故障,通报不安全因素,EF,BN,PN,，,FS,EF,PN,BN,初始结构图,PN,病人号；,BN,床位号；,SR,安全范围；,FS,各指标数据；,EF,设备故障标志；,EOF,标志已查过最后一个病人；,FS2,标志指标是否合理；,USF,标志指标不安全,对顾客所填写的订货单进行编辑（处理,1,），不合格的订货单交给业务员，合格的订货单进行确认（处理,2,），新客户的订货单在查阅顾客资料以后进行新顾客数据的登陆（处理,3,），确定客户订单后，查阅配件库存情况，若订货可以满足，则开具发货单并修改库存（处理,4,），将处理结果存储到销售历史中，若订货无法满足，则将订货单暂存并存储，对照暂存订货单（处理,5,）后，通知采购部门。,5.1.3 数据库设计,【,关键知识点,】,1.数据库设计的基本要求,2.数据库设计的基本步骤,【,课堂组织,】,教师引导学生看书，要求学生归纳“基本观点”，提炼出绘制,E-R,图的关键画法。,【,师生互动,】,以,MIS,项目团队开发,MIS,知识卡管理系统为例，讨论“,MIS,知识卡管理系统”的数据库概念结构设计、逻辑结构设计和物理结构设计方案。其中的关键实体是“团队”和“,MIS,知识卡”，“团队”实体的基本属性：团队番号、团队成员名单、团队,QQ,热线，“,MIS,知识卡”实体的基本属性：卡号、关键词、问题陈述、解决方案。,5.1.3 数据库设计,数据库设计是信息系统设计阶段的重要组成部分，它是在选定了硬件、操作系统和数据库管理系统（,DBMS,）环境的情况下，准确地表达用户的需求，并将其转换为有效存储数据模型的过程。,数据库设计过程包括：,用户需求分析,概念结构设计,逻辑结构设计,物理结构设计,数据库的实施,数据库运行与维护,数据库设计的过程,数据字典：,简单的情况下直接变为关系数据模型,关系数据模型：,供方单位,(,单位号、单位名、地址、联系人、邮政编码,),。,物资,(,代码、名称、规格、备注,),复杂的情况下用,E-R,模型表示,DS03-01:,用户订单,DS03-02:,订货单标识,DS03-03:,用户情况,DS03-04:,配件情况,I1:,订单编号,I1:,用户代码,I1:,配件代码,I2:,日期,I2:,用户名称,I2:,配件规构,I3:,用户地址,I3:,订货数据,I4:,用户姓名,I5:,电话,I6:,开户银行,I7:,帐号,1,用户需求分析,用户需求分析是数据库设计的起点，已经在系统分析和设计中完成了，数据库设计阶段只需要进一步确认以下的需求：,数据要求：数据内容、来源去向、性质、取值范围、数据存储等的要求,处理要求：处理功能、处理方式、响应时间,安全性与完整性要求,2,概念结构设计,在系统分析阶段进行,它通过对用户需求进行综合、归纳与抽象，形成了一个独立于具体数据库管理系统的概念模型。,用,E-R,图来描述现实世界中实体与实体之间的关系：,先根据系统分析的结果设计各个局部,E-R,图；,再将局部,E-R,图集成为总体,E-R,图,3,逻辑结构设计,在概念设计的基础上，将概念结构,E-R,图转换为某个数据库管理系统所支持的数据模型，并对其进行优化。,E-R,图转换为关系数据模型,一对多联系,多对多联系,数据模型的规范化：数据库关系模式确定后可借助规范化理论进行规范化，以消除数据表冗余、更新异常等不合理现象，提高数据的可修改性、一致性和完整性。规范化水平由弱到强依次为：,数据表中的每一个属性都应是不可分割的数据项，再同一个表中，不能出现重复的数据项,每个非主码属性都由主码唯一决定,每个非主码属性都不依赖于其它的非主码属性,设计数据视图：用户视图是面向用户呈现出的虚表,在一个关系的记录中，每一个属性项都是不可再分的数据项。例如，在人事档案的关系：女项又分成两个子项，它不满足,1NF,的要求。,第一范式,1NF,:,职工号,姓名,子女,第一子女,第二子女,.,.,职工号,姓名,第一子女,第二子女,.,.,所谓第二范式，指的是这种关系不仅满足第一范式，而且所有非主属性完全依赖于其主码。例如，下面所示关系虽满足,lNF,，但不满足,2NF,，因为它的非主属性不完全依赖于由教师代码和课题代码组成的主关键字。这种关系会引起数据冗余和更新异常，当要插入新的研究课题数据时，往往缺少相应的教师代码，以致无法插入,;,当删除某位教师的信息时，常会引起丢失有关研究课题信息。解决的方法是将一个非,2NF,的关系模式分解为多个,2NF,的关系模式。,第二范式,2NF,:,在本例中，关系被分解为如下三个关系,:,教师关系,:,教师代码、姓名、职称,;,课题关系,:,研究课题号、研究课题名,;,教师与课题关系,:,教师代码、研究课题号。,第三范式,3NF:,所谓第三范式，指的是这种关系不仅满足第二范式，而且它的任何一个非主属性都不传递依赖于任何主关键字。例如表,3.7,所示产品关系属第二范式，但不是第三范式。这里，由于生产厂名依赖于产品代码,(,产品代码惟一确定该产品的生产厂家,),，生产厂地址又依赖于厂名，因而，生产厂地址传递依赖于产品代码。这样的关系同样存在着高度冗余和更新异常问题。,消除传递依赖关系的办法，是将原关系分解为如下几个,3NF,关系：,产品关系,:,产品代码、产品名、生产厂名,;,生产厂关系,:,生产厂名、生产厂地址。,3NF,消除了插入、删除异常及数据冗余、修改复杂等问题，已经是比较规范的关系。,物理结构设计,逻辑结构设计是面向用户的，而物理结构设计是面向计算机的。,数据库在物理设备上的存储结构和存储方法等就称为数据库的物理结构。,数据库物理结构设计的主要内容,数据库存储结构设计,存储路径的选择,数据库索引的建立,设计数据库存储结构时需要综合考虑数据存取时间、存储空间利用率、数据库维护代价等方面的因素,数据库存储设计一般包括关系的属性、数据类型、字段长度、备注说明等项目。,数据库设计还涉及到一项较为重要的问题，即数据库的安全性和完整性保护的问题：,数据库的安全性：防止机密数据被泄漏，防止无权者使用、改变或有意破坏他们无权使用的数据。,完整性保护是保护数据结构不受损害，保护数据的正确性、有效性和一致性,5.1.4 代码设计,【,关键知识点,】,1.代码的基本概念,；,2.代码设计的基本原则与步骤,；,【,课堂组织,】,教师引导学生看书，要求学生归纳“基本观点”，提炼出校验码计算和形成步骤。,【,师生互动,】,管理信息系统中常见的代码有：部门代码、人员代码、物资代码、设备代码、产品代码、会计科目代码等，试给出这些常见代码的设计方法及示例。,5.1.4 代码设计,代码：人为确定的用以代表客观事物名称、属性或者状态等的有序符号，是实体明确的、唯一的标志,设计出好的代码方案，加快输入，减少出错，便于存储和检索，节省存储空间，使数据的表达标准化，简化处理程序，提高处理效率,代码类型：,顺序码、重复码、成组码、表意码、专用码、层次码、,自检码,代码原则,唯一性、简单性、易识别性、可扩充性、合理性、规范,性、系统性,步骤：确定代码对象、考查是否已有标准代码、选择代码类型、考虑检错功能、编写代码表,5.1.5 输入输出设计,【,关键知识点,】,1.输入设计,2.,输出设计,【,课堂组织,】,教师引导学生看书，要求学生归纳“基本观点”，总结系统输入输出设计的重点和难点。,【,师生互动,】,以,MIS,项目团队开发,MIS,知识卡管理系统为例，讨论“系统输入输出设计的重点”。,5.1.5 输入输出设计,输入设计：,原则：最小量原则 简单性原则 早检验原则,少转换原则,内容：输入方式设计,联机输入（键盘、网络、卫星通信）,脱机输入（磁,/,光盘）,用户界面设计,人机对话,菜单方式,操作提示,权限管理,5.1.5 输入输出设计,输入设计：,输入数据的校验方式：,出错：,数据内容出错,数据多余或不足,数据的延迟,校验,方式：,人工校验,二次重复校验,平衡,校验,逻辑校验,数据类型校验,格式校验,界限校验 记录计数校验,5.1.5 输入输出设计,输出设计：,内容：,确定输出内容,选择输出设备与介质,确定输出格式,最终输出形式的选择,5.1.6 处理过程设计,【,关键知识点,】,1.处理过程设计的基本任务与工具,2.典型的处理过程设计,【,课堂组织,】,教师引导学生看书，要求学生归纳“基本观点”，总结系统处理过程设计的重点和难点。,【,师生互动,】,以,MIS,项目团队开发,MIS,知识卡管理系统为例，讨论“系统处理过程设计的重点”。,对系统结构图中的每一个功能模块，用各种符号具体地规定处理过程内的各个步骤，并,设计出所有模块和他们之间的相互关系（即联结方式），为程序员提供详细的技术资料，就是处理流程设计。,常见的设计工具：,程序流程图、,N-S,图、,PAD,图,、,HIPO,图等,5.1.6 处理过程设计,程序流程图（简称,FC）,使用以下三种符号：,（1）矩形框表示一个处理动作；,（2）菱形框表示逻辑判断；,（3）箭头表示程序流向。,流程图具有顺序、选择、循环三种基本结构，任何复杂的程序流程图都可以由这三种基本结构组成。它,便于程序的阅读和理解，也便于程序员编程实施。,5.1.6 处理过程设计,S1,S2,S1,S2,条件,S1,条件,Y,Y,Y,S1,条件,N,N,N,选择结构,循环结构,顺序结构,5.1.6 处理过程设计,程序流程图,N-S,图,用方框图代替传统的流程图,S1,S2,选择结构,循环结构,顺序结构,S2,S1,条件,Y,N,S1,条件,S1,条件,先判断后循环,先,循环后判断,5.1.6 处理过程设计,PAD,图（问题分析图）,利用,PAD,图完全可以表示结构化程序设计中的三种基本结构形式：即顺序、选择、循环,选择结构,循环结构,顺序结构,S1,S2,S3,S1,S2,Y,F,条件,WHILE,S,条,件,UNTIL,S,条,件,5.1.6 处理过程设计,算法表达工具的比较,从程序的结构看,从程序的执行顺序看,从表示效果看,5.1.7 计算机系统配置,【,关键知识点,】,1.计算机系统的选择,2.系统网络的设计,【,课堂组织,】,教师引导学生看书，要求学生归纳“基本观点”，总结计算机系统配置的重点和难点。,【,师生互动,】,以,MIS,项目团队开发,MIS,知识卡管理系统为例，讨论“计算机系统配置的重点”。,5.1.7 计算机系统配置,计算机系统配置,信息系统 的本质是一个计算机应用系统，选择计算机系统的依据：,功能要求,容量要求,性能要求,市场综合要求,5.1.7 计算机系统配置,系统网络设计,信息系统离不开网络，规划设计网络时应考虑,：,系统结构,工作站,/,文件服务器 主机,/,终端,C/S,对等网络系统,数据库访问方式,独立数据库 文件共享数据库 客户,/,服务器数据库,多层数据库应用系统 基于,WEB,的数据库,性能要求,吞吐能力、可扩充性、连接性、最大作用距离等,5.1.8,系统设计报告,系统设计阶段的最终成果是写出系统设计报告。系统设计报告即是系统设计阶段的工作成果，也是下一阶段系统实施的基础。,5.1.8,系统设计报告,（内容）,一、引言（摘要、背景、系统环境与限制等）,二、系统设计方案,系统总体结构图(功能的划分与总体功能结构图、处理流程图),系统设备配置方案（软硬件环境配置清单、网络拓扑结构图）,新系统的代码体系(代码结构、编码规则),数据文件或数据库文件说明,输入、输出设计、接口设计,详细设计(层次化模块结构图、模块内部的算法设计),安全可靠性设计,方案说明及实施计划,第八节,系统设计报告,系统设计阶段的最终成果是写出系统设计报告。系统设计报告即是系统设计阶段的工作成果，也是下一阶段系统实施的基础。,第八节,系统设计报告,（内容）,一、引言（摘要、背景、系统环境与限制等）,二、系统设计方案,系统总体结构图(功能的划分与总体功能结构图、处理流程图),系统设备配置方案（软硬件环境配置清单、网络拓扑结构图）,新系统的代码体系(代码结构、编码规则),数据文件或数据库文件说明,输入、输出设计、接口设计,详细设计(层次化模块结构图、模块内部的算法设计),安全可靠性设计,方案说明及实施计划,