1、第6章 管理信息系统的系统设计,目 录,6.1 系统设计概述,6.1.1 系统设计的任务,系统设计又称为物理设计，是开发管理信息系统的第二个阶段。系统设计通常可分为两个阶段进行，首先是总体设计，其任务是设计系统的框架和概貌，并向用户单位和领导部门作详细报告并认可，在此基础上进行第二阶段的详细设计。,1.系统设计的概念,系统设计的主要任务是进行总体设计和详细设计。1)总体设计2)详细设计在总体设计基础上，第二步进行的是详细设计，主要有处理过程设计以确定每个模块内部的详细执行过程，包括局部数据组织、控制流以及每一步的具体加工要求等。3)编写系统设计说明书系统设计阶段的结果是系统设计说明书，它主要由
2、模块结构图、模块说明书和其他详细设计的内容组成。,2.系统设计的主要内容,系统模块结构设计 系统模块结构设计的任务是划分子系统，然后确定子系统的模块结构，并画出模块结构图。,计算机物理系统配置方案设计 在进行总体设计时，还要进行计算机物理系统具体配置方案的设计，要解决计算机软硬件系统的配置、通信网络系统的配置以及机房设备的配置等问题。,6.1.2 系统设计原则,可靠性,一致性和完整性,简单性,灵活性和适应性,(1)选取可靠性较高的主机和外部设备。(2)硬件结构的冗余设计，即在高可靠性的应用场合应采取双机或双工的结构方案。(3)对故障的检测处理和系统安全方面的措施，对重要文件的复制等。,经济性,
3、系统设计的目的是在保证实现逻辑模型功能的基础上，尽可能提高目标系统的简单性、可变性、一致性、完整性、可靠性、经济性、系统的运行效率和安全性，将分析阶段所获得的系统逻辑模型转换成一个具体的计算机实现方案的物理模型，其包括计算机物理系统配置方案报告和一份系统设计说明书。,6.1.3 系统设计的目的,6.1.4 系统划分,1,2,3,4,5,子系统要具有相对独立性,要使子系统之间数据的依赖性尽量小,子系统划分的结果应使数据冗余最小,子系统的设置应考虑今后管理发展的需要,子系统的划分应便于系统分阶段实现,原则,6.2 系统总体设计,1.结构化设计思想,2.模块化设计思想,1)系统性,2)层次性,(1)
4、输入和输出,(2)功能,(3)内部数据,(4)程序代码,6.2.1 系统总体功能结构设计,计算机网络系统的设计主要包括中、小型机方案与微机网络方案的选取，网络互联结构及通信介质的选择，局域网拓扑结构的设计，网络应用模式及网络操作系统的选型，网络协议的选择，网络管理以及远程用户等工作。,计算机处理方式可以根据系统功能、业务处理特点、性能/价格比等因素，选择批处理、联机实时处理、联机成批处理和分布式处理等方式。,6.2.2 系统平台设计,单项业务系统和常用各类PC，以数据库管理系统作为平台；综合业务管理系统，以计算机网络系统作为平台.,1)按管理信息系统的目标选择系统平台,2)计算机处理方式的选择
5、和设计,计算机网络系统的设计,硬件的选择原则是：选择技术上成熟可靠的标准系列机型；处理速度快；数据存储容量大；具有良好的兼容性、可扩充性与可维修性；有良好的性能/价格比；厂家或供应商的技术服务与售后服务好；操作方便；在一定时间保持一定的先进性的硬件。软件的选择原则包括：操作系统、数据库管理系统、汉字系统、设计语言和应用软件包等软件的选择。,支持先进的处理模式，具有分布处理数据，多线索查询，优化查询数据，联机事务处理功能；具有高性能的数据处理能力；具有良好图形界面的开发工具包；具有较高的性能/价格比；具有良好的技术支持与培训。,4)数据库管理系统的选择,5)软、硬件选择,在系统设计阶段要将一个系
6、统分解成若干彼此独立，且又具有一定联系，能够完成某项特定任务的组成部分。这些组成部分就称为功能模块，简称模块。一个模块的规模可大可小。它可以是一个程序，也可以是程序中的一个程序段或一个函数、过程或子程序。模块是模块结构图中最基本，最主要的元素。模块具有输入输出、逻辑功能、内部数据、运行环境四大属性。还有一些附加属性，如模块的名称、编号等。,6.3.1 模块结构的标准形式,模块,6.3 模 块 设 计,计算工资,模块的图形用长方形表示，名称写在长方形内。,模块结构图,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。箭尾的菱形表示有条件地调用，弧形箭头表示循环调用。
7、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。用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。EOF是文件结束标志控制信息。结构图的层数称为深度。一个层次上的模块总数称为宽度。深度和宽度反映了系统的大小和复杂程度。,3.模块分解的原则和依据,耦合表示模块之间联系的程度。紧密耦合表示模块之间联系非常强，松散耦合表示模块之间联系比较弱，非耦合则表示模块之间无任何联系，是完全独立的。一般来说，在系统中各模块的内聚越大，则模块间的耦合越小。但这种关系并不是绝对的。,“耦合小，内聚大”的基本原则,图6-1 子系统按职能划分、模块按逻辑划分所形成的系统,一般来说，按职能划分子系统、按逻辑划
8、分模块的方式是比较合理和方便的，图6-1所示就是按这种方式划分所组成的系统。,1)模块的耦合方式,图6-4 数据耦合示例,4.模块结构的质量标准,(1)数据耦合。如果两个模块之间的通信信息是若干数据项，则这种耦合方式称为数据耦合。例如，在图6-4中，为了计算实发工资，“计算工资”模块必须把工资总额和扣款数传输给“计算实发工资”模块，而“计算实发工资”模块在算出实发工资后又送回到“计算工资”模块。,(2)控制耦合。如果两个模块之间传输的信息是控制信息，则该耦合称为控制耦合。传送的控制信息可分成两类，一类是判定参数，调用模块通过该判定参数控制被调用模块的工作方式，若判定参数出错则导致被调用模块按另
9、一种方式工作；另一种是地址参数，调用模块直接转向被调用模块内部的某一些地址，这时若改动一个模块则必将影响另一模块，因为控制耦合方式的耦合程度较高，应尽量避免采用地址参数的方式。,图6-5 模块的耦合方式,(3)非法耦合。两个模块之间，不经过调用关系，彼此直接使用或修改对方的数据。这是最糟糕的耦合方式，在结构化设计时决不允许出现这种情况。两个模块之间的三种耦合方式如图6-5所示。,2)模块的内聚方式(1)巧合内聚。巧合内聚是指模块各成分之间毫无联系，整个模块如同一盘散沙，不易修改或维护。(2)逻辑内聚。逻辑内聚是指模块各成分的逻辑功能是相似的。逻辑内聚的内聚程度稍强于巧合内聚，但仍不利于修改和维
10、护。(3)时间内聚。若干个关系不大的功能，由于它们是几乎在相同的时间内执行的，因此把它们放在一起构成一个模块。(4)过程内聚。过程内聚是由一段公共的处理过程组合成的模块。(5)通信内聚。通信内聚是指模块中各成分引用或产生共同的数据。(6)顺序内聚。顺序内聚是指模块中各成分有顺序关系，某一成分的输出是另一成分的输入。(7)功能内聚。功能内聚表示模块中各成分的联系是功能性的，即一个模块执行一个功能，且完成该功能所必需的全部成分都包含在模块中。,关闭文件F1，输出记录TP，计算职工总数S，删除记录R，输入数据X。打印工资单。计算各业务类型库存变化量：发料业务库存变化量，进料业务库存变化量。输入数据X
11、，计算Y=F（X），求总数S=S+Y，打印总数S。输入数据X，计算Y=F（X），把X由数字型转变为文字型，把X赋给Z，打印X。打开文件F1，读第一条记录，计数器和总数变量赋初值零，打印表头。输入职工号，读考勤文件，读工资文件，计算工资，打印工资单。,思考下面七题中各属于哪种模块内聚类型？,6.4 代 码 设 计,代码是指代表事物名称、属性和状态等的符号。,6.4.1 代码的种类,用连续数字代表编码对象，通常从1开始编码。顺序码的一个特例是分区顺序码，它将顺序码分为若干区，例如按50个号码或100个号码分区，并赋予每个区以特定意义。,一般来说，代码可按文字种类或功能进行分类。按文字种类可分为数字
12、代码、字母代码(英语字母或汉语拼音字母)和数字字母混合码。,层次码也是区间码。它是代码的各数字位分成若干个区间，每一区间都规定不同的含义，因此该码中的数字和位置都代表一定意义。,世界各地图书馆里常用的分类法。它先把整体分成十份，进而把每一份再分成十份，这样连续不断继续下去。,助记码就是将编码对象的名称、规格等作为代码的一部分，以帮助记忆。,顺序码,层次码,十进制码,助记码,代码的正确性直接影响计算机处理的质量，因此需要对输入计算机中的代码进行校验。检代码的常用方法有两种如下。,校验位可以发现以下几种错误。(1)错字：例如1234写成1334。(2)易位：例如1234写成1324。(3)二次易位
13、：例如1234写成1423。,6.4.2 代码校验,第一步：对原代码中的每一位加权求和S。N位代码为：C1 C2 C3 Cn 权因子为：P1 P2 P3 Pn 加权和为：C1P1+C2P2+C3P3+CnPn=S 即：其中：权因子可任意选取，以提高错误发生率为基础。常用的有：全取1；几何级数20，21，22，；摆动数列1，2，1，2第二步：求余数R。用加权和S除以模数M可得余数R，即S/M=QR(Q为商数)。其中：模数M也可任意选取，同样以提高错误发生率为基础。常用的模数为10和11。第三步，选择校验值。可选用下述方法中的一种获得校验值：余数R直接作为校验值，或把模数M和余数R之差(即M-R)
14、作为校验值，或取R的若干位作为校验值。把获得的校验值放在原代码的最后作为整个代码的组成部分。,“加权取余”的校验方法，具体如下。,举例：代码本体为123456，权因子为1，7，3，1，7，3，模为10，则自检码为多少？,S=1*1+2*7+3*3+4*1+5*7+6*3=81R=81mod（10）=1校验为：10-1=9自检验为：1234569。,当自检码C1C2CnCn+1（其中Cn+1为校验位）输入计算机后，对C1C2Cn分别乘以原来的权因子，Cn+1乘以1，所得的和被模除，若余数为0，则该代码一般来说是正确的，否则输入有错。,首先，根据系统所处理的对象确定编码的对象。第二，考查这些编码对
15、象的现有代码使用情况，是否已有标准代码。如果国家标准局或行业主管部门对编码对象已规定了标准代码，那么应遵循这些标准代码。如果没有标准代码，那么在代码设计时要参考国际标准化组织、其它国家、其它单位的编码标准，设计出便于今后标准化的代码。第三，根据代码的使用范围、使用时间，根据实际情况选择代码的种类与类型。第四，考虑代码的检错功能，根据代码在使用中的出错情况增加代码的检错功能。最后,编写代码表。,代码设计的步骤,返回本章首页,1.数据模型的转换 模型是对现实世界进行抽象的工具。从现实到概念模型，从概念模型到逻辑模型，从逻辑模型到物理模型的转换过程。,6.5 系统数据库设计,预备知识,2.数据库模式
16、结构 数据库系统是由外模式、模式和内模式组成的三级模式结构。外模式 外模式也称子模式或用户模式，它是数据库用户（包括应用程序员和最终用户）看见和使用的局部数据的逻辑结构和特征描述，是数据库用户的数据视图，是与某一应用有关数据的逻辑表示。一个数据库可以有多个外模式。,预备知识,模式 模式也称逻辑模式，是数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述，是所有用户的公用数据视图。一个数据库只有一个模式。内模式 内模式也称存储模式，它是数据物理和存储结构的描述，是数据在数据库内部的表示方式。一个数据库只有一个内模式。,预备知识,3.数据库模型(1)层次模型 层次模型是指数据库中的数据按照层次进行组织的数据模型
17、。(2)网状模型 网状数据模型是指数据库中的数据按照网状进行组织的数据模型,而层次数据模型只是网状数据模型的一个特例。(3)关系数据模型 用二维表表示实体集之间的联系。,预备知识,（a）层次数据模型（b）网状数据模型（c）关系数据模型,6.5.1 数据库设计概述数据库设计的基本步骤：需求分析；概念结构设计；逻辑结构设计；物理结构设计；数据库的建立和测试；数据库运行和维护。数据库各阶段设计的描述如图6-8所示。,(a)(b)图6-8 数据库各阶段设计的描述,1976年，P.P.S.Chen提出在逻辑结构设计之前先设计一个概念模型的理念，并提出了数据库设计的实体-关系方法(Entity-Relat
18、ionship Approach)。使用E-R模型来进行概念模型的设计通常分两步进行：首先是建立局部概念模型，然后综合局部概念模型，成为全局概念模型。E-R模型基本符号实体用长方形表示；联系用菱形表示，1:1、1:n(m:1)、(m:n)；属性用椭圆形表示。,6.5.2 概念结构设计,学生与课程的关系,在数据分析的基础上就可以着手设计概念结构，设计初步E-R图的步骤如下。(1)先设计局部E-R图，也称用户视图。(2)综合各局部E-R图，形成总的E-R图，即用户视图的集成。在设计初步E-R图时，要尽量充分地把组织中各部门对信息的要求集中起来，而不需要考虑数据的冗余问题。确定实体与属性的原则如下。
19、(1)能作为属性的尽量作为属性而不要将其作为实体。(2)作为属性的数据元素与所描述的实体之间的联系只能是1:n的联系。(3)作为属性的数据项不能再用其他属性加以描述，也不能与其他实体或属性发生联系。,6.5.3 E-R图设计,逻辑结构设计的任务：将基本E-R图转换为与选用DBMS产品所支持的数据模型相符合的逻辑结构。,6.5.5 逻辑结构设计,逻辑结构设计的过程：将概念结构转换为现有DBMS支持的关系、网状或层次模型中的某一种数据模型。其主要包括两个方面：从功能和性能要求上对转换的模型进行评价，看它是否满足用户要求；对数据模型进行优化。,(1)一个实体型转换为一个关系模型，实体的属性就是关系的
20、属性，实体的键就是关系的键。(2)一个联系转换为一个关系模式，与该联系相连的每个实体型的键以及联系的属性都转换为关系的属性。这个关系的键分为3种不同的情况：若联系为1:1，则相连的每个实体型的键均是该关系模式的候选键；若联系为1:n，则联系对应的关系模式的键取n端实体型的键；若联系为m:n，则联系对应的关系模式的键为参加联系的诸实体型的键的组合。(3)一些特殊联系的处理，可分为两种情况：当一个实体的存在是依赖于另一个实体的存在时，两个实体之间的联系便代表了两个实体间的一种所有关系；当联系定义在同一个同型实体上时，联系转化为一个关系模式，与该联系相连的实体型的键以及联系的属性转换为关系模式的属性
21、。,E-R图向关系模型的转换原则如下。,(1)确定数据库的物理结构，在关系数据库中主要是指存取方法和存储结构。,(2)对物理结构进行评价，评价的重点是时间和空间效率。,数据库在物理设备上的存储结构与存储方法称为数据库的物理结构，它依赖于给定的计算机系统。为一个给定的逻辑数据模型选取一个最适合应用要求的物理结果的过程，就是数据库的物理设计。数据库的物理结构设计通常分为两步，具体如下。,6.5.6 物理结构设计,完成数据库的物理结构设计以后，设计人员就要用DBMS提供的数据定义语言和其他使用程序将数据库逻辑设计和物理设计结果严格描述出来，成为DBMS可以接受的源代码，再经过调试产生目标模式，然后就
22、可以组织数据入库了。,用户界面是指软件系统与操作者之间的接口，是控制和选择信息输入/输出的主要途径。,6.6 界面及输入/输出设计,6.6.1 界面设计,可使用性是用户界面设计最重要的目标，主要从提高操作简单性、术语标准化与一致性、帮助功能和容错能力几个方面进行考虑。,软件的用户界面设计工作并不是从编码设计阶段才开始的，从整个项目的需求分析阶段就需要同步进行。在完成对用户特征分析、明确设计范围之后，采用原型迭代是进行软件用户界面设计行之有效的办法。,1.确立原型 原型分析法是一种迭代分析技术，通过让用户直接参与到软件界面实体模型的建立过程，用户能够及时掌握未来软件界面的预期设计形式并随时提出改
23、进需求，有利于界面设计工作的成功。2.原型迭代 在原型建立及迭代过程中，选择适用的工具是尽快确立界面设计方案的重要因素。可以采用原型工具或高级语言开发出简易的用户屏幕及报表界面。,3.界面设计实用原则,5完善容错与出错处理,4追求美观与协调,3重在提高可用性,1遵循Windows界面标准,2坚持设计一致性,6.6.2 输入/输出设计,(3)符合用户习惯，方便用户操作，使目标系统易于为用户所接受。,(1)它是一个组织系统形象(Cooperation Identify System,CIS)的具体体现。,(2)它能够为用户建立良好的工作环境，激发用户努力学习、主动工作的热情。,(4)为用户提供易读
24、易懂的信息形态。,输入/输出设计是管理信息系统与用户的界面，一般而言，输入/输出设计对于系统开发人员并不重要，但对用户来说，却显得尤为重要。,1.输入设计输入设计的工作内容是：选择数据输入设备；输入数据格式的设计；输入数据正确性校验；联机系统的输入屏幕设计。,输入设计的原则包括以下5条。,终端输入。磁带/磁盘输入装置。光电阅读器。多媒体输入设备。,根据应用的不同，可以采用多种数据输入设备。,输入格式设计要遵循以下原则：尽量按照原始凭证的格式设计，数据排列的顺序应与阅读的顺序一致，一般是从上到下、由左至右；为了填写方便，多采用“表格式”或“选择式”。输入介质的记录格式设计通常满足：数据在终端屏幕
25、上存放的顺序与阅读原始凭证的顺序一致；数据记录的长度不应超过终端屏幕允许的最大长度。输入格式的正确性校验：重复校验；视觉校验；检验位校验；控制总数校验；数据类型校验；格式校验；逻辑校验；界限校验；顺序校验；记录计数校验；平衡校验；对照校验。,2.输出设计,报表就是指所有类型的商业和行业报表从销售报表到库存报表，从客户服务报表到损益表等。简单地说：报表就是用表格、图表等格式来动态显示数据，可以用公式表示为：报表=多样的格式+动态的数据。,常见的报表类型有：详细报表；汇总报表；异常报表；决策报表。,经常使用的两种技术：钻取报表；链接报表。,钻取报表是在希望支持指向其他相关报表的钻取链接时创建的一种
26、报表。通常，钻取报表通过数据与父报表关联。,有关输出信息使用方面的内容应考虑：输出方式；输出设备；输出介质；输出设计的方法；另外还要考虑报表信息和图形及多媒体信息。,根据报表的绘制方式，报表工具大致可以分为SQL画布方式、CELL单元格方式和两者结合型，具体如下。SQL画布方式报表工具的特点是将报表水平分割成若干个区域，在各个区域上放置报表组件，报表组件位置可以是任意的，各组件可以互相重叠。CELL单元格式报表工具是将报表看作是由一系列连续的单元格组成的区域。要改变报表组件(一般是文本或图形)的位置，只能通过改变行高列宽方式进行，组件之间不能重叠，单元格可以合并。两者结合型报表工具，融合上面两
27、种报表工具的优点，使用户既可以可视化地动态绑定数据，也可以像Excel一样来画线，从而大大提高了报表设计的效率。FineReport是属于这种两者结合类型的报表。,6.7 处理流程设计,处理流程设计是通过系统处理流程图的形式，将系统对数据处理过程和数据在系统存储介质间的转换情况详细地描述出来。,6.7.1 处理流程设计的任务,6.7.2 常用的设计工具,1)IPO图是由IBM公司发起并逐渐完善起来的一种工具,说明每个模块的输入、输出数据和数据加工的重要工具。,2)控制流程图 又称框图，框图包括三种基本成分：“矩形框”表示处理步骤，“菱形框”表示判断，“箭头”表示控制流。,3)问题分析图(Pro
28、blem Analysis Diagram，PAD)由日立公司于1979年提出，是一种支持结构化程序设计的图形工具，可取代前述的控制流程图。问题分析图仅具有顺序、选择和循环三种基本成分，恰巧与结构化程序设计中的基本成分相对应。,4)过程设计语言(Process Design Language，PDL)是一个笼统的名字，由许多种不同的过程设计语言。过程设计语言用于描述模块中算法和加工的具体细节，以便在开发人员之间比较精确地进行交流。,6.8 系统设计说明书,系统设计阶段的最终结果是系统设计说明书。系统设计说明书是下一步系统实施的基础。从系统调查、系统分析到系统设计是信息系统开发的主要工作，这3个阶段的工作量几乎占到了总开发量的70%，而且这3个阶段所用的工作图表较多、涉及面广且较为复杂。,案例6-2和6-3,
