管理信息系统的系统设计.ppt

主讲人 黄继平Tel 13883466869E mail hjp 管理信息系统 详细设计 提出要求 可行性研究 系统评价 系统维护 验收 编程调试 系统转换 详细调查 初步调查 逻辑设计 开发方案选择 审批 审查 审查 总体设计 系统规划 系统分析 系统设计 系统实施 系统运行和维护 系统设计是信息系统开发的一个重要阶段 这个阶段是对新系统的物理模型设计 即通过前面的系统分析报告 针对新系统逻辑功能 从实际出发 进行各种具体设计 确定系统的实施方案 解决系统如何去完成的问题 最终给出详细的设计方案 为下一阶段的实现制定详细计划 系统设计是寻求解决办法 探索建立新系统的过程 1系统设计的任务2代码设计3功能结构图设计4信息系统流程图设计5信息系统物理配置方案设计6输出设计7输入设计8数据存储设计 第7章管理信息系统的系统设计 第7章管理信息系统的系统设计 9处理流程图设计10制定设计规范11编写程序设计说明书和系统设计报告 1 1系统设计的主要工作1 2系统设计模型1 3系统设计应遵循的原则 1系统设计的任务 系统设计是新系统的物理模型设计阶段 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 选择一个具体的信息系统平台 设计出能在该平台上运行的物理模型 解决 系统如何做 的问题 1 1系统设计的主要工作 逻辑模型 物理模型 做什么 如何做 科学合理地提出 从具体到抽象 从抽象又回到具体 系统分析 系统设计 1 1系统设计的主要工作 系统详细设计 系统总体设计 系统设计报告 1 1系统设计的主要工作 告诉用户系统具体将要做什么 一旦用户同意了这个总体设计 我们会将这个总体设计转换为更加详细的文档 1 系统总体设计 1 1系统设计的主要工作 系统的组成部分 即有哪些模块组成系统的层次及调用关系模块的处理功能模块之间的接口 即模块间传递的数据主要包括信息系统流程图设计 功能结构图设计和功能模块图设计 系统总体结构 1 1系统设计的主要工作 让系统建设者了解要解决用户的问题所需要的硬件和系统 主要描述系统的硬件配置 人机界面 输入和输出 数据库和网络体系结构等 也就是说 详细设计是系统说明的一个技术层面上的描述 2 系统详细设计 1 1系统设计的主要工作 代码设计和设计规范的制定系统物理配置方案设计 包括设备配置 通信网络的选择和设计以及数据库管理系统的选择等数据存储设计 包括数据库的设计 数据库的安全保密设计等 计算机处理过程设计 输入 输出 处理流程图设计及编写程序设计说明书等 系统详细设计包括 1 1系统设计的主要工作 系统设计目标 1 3系统设计应遵循的原则 运行效率 可靠性 安全性 灵活性 经济性 通常 可以采用以下设计目标来评价一个设计方案的优劣 系统性 1 系统性 系统是作为统一整体而存在的 因此 在系统设计中 要从整个系统的角度进行考虑 系统的代码要统一 设计规范要标准 传递语言要尽可能一致 对系统的数据采集要做到数出一处 全局共享 使一次输入得到多次利用 例如 对于生产管理系统里的零件 有的部门叫做 原材料 有的部门叫 配件 有的部门叫 产品 1 3系统设计应遵循的原则 2 系统的可靠性 可靠性是指受外界干扰时 系统的抵御能力和恢复能力 平均故障间隔时间 指前后两次发生故障的平均时间 反映了系统安全运行时间 例如 第一次故障在3 00发生 第二次故障在11 00发生 第三次故障在23 00发生 则 平均故障间隔时间 8 12 2 10 平均维护时间 指故障后平均每次所用的修复时间 反映系统可维护性的好坏 1 3系统设计应遵循的原则 为保持系统的长久生命力 要求系统具有很强的环境适应性 为此 系统应具有较好的开放性和结构的可变性 在系统设计中 应尽量采用模块化结构 提高各模块的独立性 尽可能减少模块间的数据耦合 使各子系统间的数据依赖减至最低限度 这样 既便于模块的修改 又便于增加新的内容 提高系统适应环境变化的能力 3 系统的灵活性 1 3系统设计应遵循的原则 经济性指在满足系统需求的前提下 尽可能减小系统的开销 一方面 在硬件投资上不能盲目追求技术上的先进 而应以满足应用需要为前提 另一方面 系统设计中应尽量避免不必要的复杂化 各模块应尽量简洁 以便缩短处理流程 减少处理费用 4 系统的经济性 1 3系统设计应遵循的原则 5 系统的运行效率 批处理系统 处理速度 即单个业务的平均处理时间 联机实时处理系统 响应时间 即从终端上发出一项请求到计算机在终端上给出回答所用的时间 实时录入 成批处理的系统 处理能力 标准时间周期内处理的作业个数 1 3系统设计应遵循的原则 6 系统的安全性 系统安全性是指系统的硬件和软件免遭故意或偶然损害的能力 保护数据不丢失 不泄露不改动和被销毁的能力 限制数据传播范围 保密 的能力 1 3系统设计应遵循的原则 2 1代码的含义2 2代码的功能2 3代码的种类2 4代码的设计2 5代码校验方法 2代码设计 我们身边常用到什么样的一些代码 学号身份证号码考试证编号借书证编号手机号码衣服尺码 2 1代码的含义 为什么在校学生都有一个学号 在不同的学校 同一个学生的学号又不一样 公民的身份证号码有多少位 它们代表什么意思 想想看 我们每一个人有多少除了名字以外的号码 等等 编码 代码 是信息系统实现的基础和前提 也是信息系统设计的有机组成部分 合理的编码结构是信息系统是否具有生命力的一个重要因素 2 1代码的含义 代码是用来表征客观事物的一个或一组有序的符号 它应易于计算机和人识别与处理 也简称为 码 一般用数字 字母或它们的组合来表示 简而言之 代码就是用数字或字母代表事物 2 1代码的含义 在手工处理系统中 许多数据如零件号 设备号 图号等早已使用代码 为了给尚无代码的数据项编码 为了统一和改进原有代码 使之适应计算机处理的要求 在建立新系统时 必须对整个系统进行代码设计 2 1代码的含义 代码设计往往是系统设计的第一个步骤 有了良好的代码设计 才能保证整个系统设计的一致性 是系统设计的共同指南 2 1代码的含义 2 2代码的功能 它为事物提供一个概要而不含糊的认定 便于数据的存储和检索 电话号码地区号 010 021 022 023 代码缩短了事物的名称 节省了时间和空间IO BritishIndianOceanTerritory英属印度洋领地CN China中国HK HongKong中国香港特区MO Macau中国澳门特区US America美国JP Japan日本 1 鉴别功能 2 2代码的功能 使用代码可以提高处理的效率和精度 按代码进行排序或按某种规定算法进行统计分析 可以十分迅速 如按学号排序 2 提高效率 2 2代码的功能 代码提高了数据的全局一致性 共享性 同一事物在不同场合有不同的叫法 可以通过编码统一起来 减少了因数据不一致而造成的错误 如同一个项目P 有的部门叫项目 有的叫课题 有的叫工程 3 保证一致性 2 2代码的功能 代码是人和计算机的共同语言 是两者交换信息的工具代码设计在系统分析阶段就应当开始 由于代码的编制需要仔细调查和多方协调 在系统设计阶段才能最后确定 4 沟通的桥梁 2 2代码的功能 案例 自行车的型号PA 12含义如下 汉语拼音的第一个字母表示自行车的用途 如P为普通车 Q为轻便车 Z为载重车 X为小轮车 汉语拼音的第二个字母代表自行车的车轮直径 A E G M分别指轮径28 26 24 20英寸的女式车 最后 汉语拼音后面的阿拉伯数字如PA 12型的 12 是工厂设计的顺序号 2 2代码的功能 代码的种类 顺序码 区间码 助忆码 2 3代码的种类 顺序码是一种最简单 最常用的代码 这种代码是将顺序的自然数或字母赋予分类对象 如各种票据的编号都是顺序 例如 用1代表厂长 2代表科长 3代表科员 4代表生产工人等 学校里学号构成里的某些部分 1 顺序码 2 3代码的种类 优点 短而简单 记录的定位方法简单 易于管理 缺点 1 代码本身没有给出对象的任何其它信息 没有逻辑基础 2 新加的代码只能列在最后 删除则造成空通常 顺序码作为其他码分类中细分类的一种补充手段 2 3代码的种类 2 区间码 区间码的定义 把数据项分成若干组 每一区间代表一个组 码中数字的值和位置都代表一定意义 典型的例子是邮政编码 电话号码等 2 3代码的种类 案例 我国目前使用的居民身份证就是采用一个18位的区间码 前6位表示地区编码 中间8位表示出生年月日 最后4位表示顺序号和其它状态 性别等 2 3代码的种类 我国公民身份证代码的含义 2 3代码的种类 2 区间码 区间码的优点 信息处理比较可靠 排序 分类 检索等操作易于进行 区间码的缺点 码的长度与它分类属性的数量有关 有时可能造成很长的码 加重计算机处理的负担 在许多情况下 码有多余的数 码的维护比较困难 2 3代码的种类 某企业的用户分类代码 码21代表该用户为采购总量小于9999元的零售单位 区间码的类型 1 多面码 一个数据项可能具有多方面的特性 如果在码的结构中 为这些特性各规定一个位置 就形成多面码 例如表7 1的规定 代码2342表示材料为黄铜的 1 5mm方形头镀铬螺钉 每一区间或每一位代表事物某一方面的特性 2 3代码的种类 多面码示例 编码M010403表示尺码为170的米色男式西服 多面码示例 多面码的特点是 柔性好 面的增加 删除 修改都很容易 可实现按任意组配面的信息检索 对机器处理有良好的适应性 缺点是不易直观识别 不便于记忆 区间码的类型 2 上下关联区间码 层次码 由几个意义上相互有关的区间码组成 如包含班级信息的学号 109 03 07 02 11 2 3代码的种类 关联码示例 关联码与多面码的区别 关联码中必须要根据前几位字符的意义才能判断出后面几位字符的意义 多面码则从码的构成上就能判断出各位字符的含义 编码W0391表示尺码为160的女式休闲服 区间码的类型 3 十进位码 此法相当于图书分类中沿用已久的十进位分类码 它是由上下关联区间码发展而成的 2 3代码的种类 3 助忆码 助忆码用文字 数字或文字数字结合起来描述 其特点是 可以通过联想帮助记忆 例如 用W B l2代表12英时黑白电视机用W C 20代表20英时彩色电视机 2 3代码的种类 3 助忆码 又如在开发一个商业经贸性公司的信息系统时 在数据库中需要分别存储商品的进 存 销3个环节的价格 成本 资金占用等信息 为了区别起见 这时我们可以规定 字段的前两位分别用J C X 来表示进 存 销 用后5位数来代表价格 成本 费用 资金占用等等 例如J price表示进价 这就是一个典型的助忆码 2 3代码的种类 3 助忆码 优点 可辅助记忆缺点 校对不易 不易反映分类的结构 太长的助忆码占用计算机容量太多 不宜采用 汉字不宜作为编码的符号 助忆码适用于数据项数目较少的情况 一般少于50个 否则可能引起联想出错 2 3代码的种类 1 唯一性代码的唯一性是代码设计的首要要求 它要求一个编码只能代表一个实体或一个属性 但如果我们仅仅为了唯一化来编制代码 那么代码编出来后可能是杂乱无章的 使人无法辨认 而且使用起来也不方便 所以我们在唯一化的前提下还要强调编码的规范化 2 4代码的设计 2 合理性代码在逻辑上必须能满足用户的需要 在结构上应当与处理的方法相一致 通过学号就可以了解学生所在的系以及所学的专业 2 4代码的设计 3 可扩充性代码设计时 要预留足够的位置 以适应不断变化的需要 否则 在短时间内 随便改变编码结构对设计工作来说是一种严重浪费 身份证号码的更换 一般来说 代码愈短 分类 准备 存储和传送的开销愈低 代码愈长 对数据检索 统计分析和满足多样化的处理要求就愈好 但编码太长 留空太多 多年用不上 也是一种浪费 2 4代码的设计 计算代码的容量 即它所能表达的个体的个数 例如 一个三位数的数字代码 可以区分一千个不同的个体 一个由两个英文字母组成的代码 可以表达676个不同的个体 26 26 如果区分大小写 并且可以用数字出现在其中 那么同样是两位的代码可以表达3844个不同的个体 62 62 我们在计算容量时 都应该考虑到今后的发展与扩充 而不能只看当前的情况 2 4代码的设计 4 系统性代码要系统化 代码的编制应尽量标准化 从而在整个系统中具有通用性 表示姓名 用Name和N对比 2 4代码的设计 5 要注意避免引起误解 不要使用易于混淆的字符 0 z I S V与0 2 1 5 U易混 6 合理的代码结构a 当代码长于4个字母或5个数字字符时 应分成小段 如注册码 J2MV9 JYYQ6 JM44K QMYTH 8RB2Wb 采用不易出错的代码结构 如 字母 字母 数字 WW3 字母 数字 字母 W2W 2 4代码的设计 代码是数据的重要组成部分 它的正确性直接影响系统的质量 当人们抄写 录入时 发生错误的可能性很大 2 5代码的校验方法 抄写错误 易位错误 隔位易位错误 如何解决 如何保证代码的正确性 2 5代码的校验方法 在设计好的代码 代码本体 后 再增加一位 作为代码的组成部分 增加的这一位 即为校验位 避免代码录入出现错误的办法 2 5代码的校验方法 YES NO 计算校验位 计算的校验位与录入的校验位是否相同 录入包括校验位在内的完整代码 2 5代码的校验方法 设有一组代码为 C1C2C3C4 Ci第一步 为代码的每一位Ci确定一个权数Pi权数可以为 自然数1 2 3 几何级数2 4 8 16 质数3 5 7 13 17 校验位的计算步骤 2 5代码的校验方法 第二步 求代码每一位Ci与其对应的权数Pi的乘积之和SS C1 P1 C2 P2 Ci Pi i 1 2 n Ci Pi i 1 2 n 2 5代码的校验方法 第三步 确定模M 11 13 10 第四步 取余R SmodM第五步 校验位Cn 1 R最终代码为 2 5代码的校验方法 以算术级数作为代码本体的权数 1 算术级数法 2 5代码的校验方法 问题 如将数据错误输入为21345 校验码能检查出来此错误吗 如何确定权的大小有一定的法则 不能随意安排 否则错误的数据输入经加权后 会得到正确的校验码 从而无法识别出错数据 2 5代码的校验方法 2 几何级数法 2 5代码的校验方法 1 2 3 4 5 4 校验位 代码本体 2 5代码的校验方法 3 质数法 2 5代码的校验方法 1 2 3 4 5 0 校验位 代码本体 2 5代码的校验方法 3 1相关概念3 2模块设计指标和原则3 3与数据流程图的关系 3功能结构图设计 就是按功能从属关系画成的图表 图中每一个框称为一个功能模块 它是在系统分析阶段管理功能调查基础上设计完成的 表示开发的新MIS系统必须具备的功能 功能结构图 3 1相关概念 结构化设计的基本思想就是模块化 即对每一个系统按功能逐步由顶向下 由抽象到具体的逐层分解 将系统分解成为多层次的独立功能模块 一直分解到能简单地用程序实现为止 结构化设计 3 1相关概念 模块是可以组合 更换和分解的单元 是组成系统的基本单元 模块 3 1相关概念 模块化 就是将程序划分成若干个模块 每个模块完成一个子功能 把这些模块汇总起来构成一个整体 可以完成所要求的整个系统的功能 模块化的根据就是把复杂的问题分解成许多容易解决的小问题 这些小问题将更有利于原有问题的解决 模块化 3 1相关概念 3 2模块设计指标和原则 模块独立性 通过制定具有单一功能并且和其他模块没有过多联系的模块来实现的 即每个模块只涉及该软件要求的一个具体子功能 而且与软件结构的其他部分的接口是简单的 模块独立性好的软件接口简单 易于编制 独立的模块也比较容易测试和维护 修改设计和程序需要的工作量小 错误传播范围也小 不会出现牵一发而动全身的情况 结构化设计方法提出的定性的度量标准 模块之间的耦合性 块间联系 模块自身的聚合性 块内联系 设计指标 3 2模块设计指标和原则 耦合度是模块间的联结关系 衡量不同模块间的相互依赖的紧密程度 耦合的强弱取决于模块间接口的复杂程度耦合度越高 模块独立性越弱 举例 红楼梦里的护官符 贾不假 白玉为堂金作马阿房宫 三百里 住不下金陵一个史东海缺少白玉床 龙王来请金陵王丰年好大雪 珍珠如土金如铁 贾 史 薛 王 贾家的老太君是史家的 所以叫史太君 史湘云是贾母侄子的女儿 贾政的夫人王夫人是王家的 薛家的薛夫人和王夫人是姐妹 贾琏的老婆王熙凤是王夫人的侄女 无耦合 没有依赖关系 松散耦合 有少量依赖关系 紧密耦合 有很多依赖关系 模块间耦合的类型 模块独立性 弱 低耦合 强 中耦合 控制耦合 较强耦合 公共耦合 强耦合 内容耦合 耦合度 低 高 数据耦合特征耦合 聚合度是衡量一个模块内部各成分之间彼此结合的紧密程度 模块的内聚程度越高越好 即模块各个组成部分都是彼此密切相关的 是为了一个共同的功能而组合在一起的 设计目标 高聚合 模块的所有成分都直接参与并且对于完成同一功能来说都是最基本的 耦合与聚合都是模块独立性的定性标准 都反映模块独立性的良好程度 但耦合是直接的主导因素 聚合则辅助耦合共同对模块独立性进行衡量 聚合与耦合密切相关 同其它模块强耦合的模块意味着弱聚合 强聚合模块意味着与其它模块间松散耦合 耦合 聚合与模块独立性关系 设计原则 3 2模块设计指标和原则 1 提高模块独立性 通过模块分解或合并 力求降低耦合度 提高内聚性 改善模块的独立性 2 模块规模适度 模块的规模不应过大 否则模块的可理解性迅速下降 而模块过小会导致模块数目过多 系统接口复杂 往往造成开销大于有效操作 模块大小没有最好的标准 设计原则 3 2模块设计指标和原则 3 模块的作用域应保持在该控制域范围之内 最好局限于做出判定的那个模块本身及它的直属下级模块 声明函数类型 Public Protect Private 4 降低模块接口的复杂性 软件发生错误的一个主要原因就是模块接口太复杂 应该仔细设计模块接口 使信息传递简单并且和模块的功能一致 模块独立性的要求 设计原则 3 2模块设计指标和原则 5 设计成单入口 单出口的模块 避免病态连接 如果模块都是从顶部入口 从底部出口的话 这样的软件也更易于理解和易于维护 如不能使用GOTO语句 3 3与数据流程图的关系 功能结构图中各层功能模块与新的信息系统中数据流程图中的处理 功能 是对应的 功能模块 判断定货处理方式模块 开发货票处理模块 开付款通知单处理模块 制造成本管理子系统的功能结构图 4信息系统流程图设计 功能结构图主要从功能的角度描述了系统的结构 但并未表达各功能之间的数据传送关系 信息系统流程图 是用来描述模块间数据联系的工具 信息系统流程图是以新系统的数据流程图为基础绘制的 它以数据流程图中的处理过程为中心来进行设计 4信息系统流程图设计 从数据流程图到信息系统流程图并非单纯的符号改换 信息系统流程图表示的是计算机的处理流程 而并不像数据流程图那样还反映了人工操作那一部分 因此绘制信息系统流程图的前提是已经确定了系统的边界 人一机接口和数据处理方式 可按下述思路来绘制信息系统流程图 1 首先为数据流程图中的处理功能画出数据关系图 它反映了数据之间的关系 即输入数据 中间数据和输出信息之间的关系 2 把各个处理功能的数据关系图综合起来 形成整个系统的数据关系图 即信息系统流程图 4信息系统流程图设计 5 1设计依据5 2计算机硬件选择5 3计算机网络选择5 4数据库系统选择5 5应用软件选择 5系统物理配置方案设计 系统物理配置方案是指信息系统运行所依赖的硬件平台 网络平台和软件平台 因此其设计就是针对新系统的目标 构建能够支持新系统运行的软硬件环境 以满足新系统逻辑模型的功能和技术需求 5 1设计依据 5 1设计依据 随着信息技术的发展 各种计算机软 硬件产品竞相投向市场 多种多样的计算机技术产品为信息系统的建设提供了极大的灵活性 使我们可以根据应用的需要选用不同生产者的性能各异的软 硬件产品 但同时也给系统设计工作带来了新的困难 那就是如何从众多厂家的产品中作出最明智的选择 1 系统的吞吐量2 系统的响应时间3 系统的可靠性4 集中式还是分布式5 地域范围6 数据管理方式 设计依据 每秒钟执行的作业数称为系统的吞吐量 系统的吞吐量越大 则系统的处理能力就越强 系统的吞吐量与系统硬 软件的选择有着直接的关系 如果要求系统具有效大的吞吐量 就应当选择且有效高性能的计算机和网络系统 如文字处理和三维图象处理选用的计算机就一定不同 1 系统的吞吐量 从用户向系统发出一个作业请求开始 经系统处理后 给出应答结果的时间称为系统的响应时间 如果要求系统具有较短的响应时间 就应当选择CPU运算速度较快的计算机及具有较高传递速率的通信线路 炼钢炉实时温控系统 飞机自动驾驶系统等 2 系统的响应时间 系统的可靠性可以用连续工作时间表示 例如 对于每天需要24小时连续工作的系统 则系统的可靠性就应该很高 这时可以来用双机热备方式 银行数据库管理系统 航天飞机自动控制系统等 3 系统的可靠性 例子 银行 一卡通 不通 上海的李女士某银行南京西路的营业网点 首次尝试交通 一卡通 交付水电煤费用 根据电脑提示 李女士一步步地进行操作 但是没有想到最后机器居然显示其操作超时 李女士一开始以为自己操作可能不到位 又试了几次 后来还干脆请来银行保安 结果操作还是不成功 始终显示其操作超时 保安告诉李女士 这台机器又出错了 例子 银行 一卡通 不通 离开这一网点 李女士又去了江宁路上的网点 结果 还没有开始操作 就被银行人员告知这台机器早上就死机了 保安告诉我 这个机器早上报的修 现在总部还没有来人修 保安自己也表示这个机器三天两头会出故障 前两天刚修过 据说主要是网络问题 李女士觉得本来很方便的事情现在看起来却很不方便 集中式系统 一种集设备 软件资源 数据于一体的集中管理系统 分布式系统 利用计算机网络把分布在不同地点的计算机硬件 软件 数据等信息资源联系在一起服务于一个共同的目标而实现相互通信和资源共享 就形成了信息系统的分布式结构 具有分布结构的系统称为分布式系统 4 集中式还是分布式 对于分布式系统 要根据系统覆盖的范围决定采用广域网还是局域网 局域网的范围不能超过10公里 5 地域范围 现在大都采用数据库方式 此时要根据应用的特点 决定采用哪种数据模型 层次型 网络型 关系型 并配备相应的DBMS 最流行的并不一定是最合适的 6 数据管理方式 在1969年 NASA 美国国家航空航天局 成功发射了阿波罗11号实现了人类首次登月 在此之前的庞大阿波罗计划中繁琐资料的管理维护都是由IBM研法的层次数据库系统IMS来承担 NASA继续在其航天飞机计划中使用着该产品 直至今日 该数据库一直有着用武之地 在如今的互联网应用连接 商务智能等应用中找到了全新的角色 大型数据库管理系统的价格非常高 6 数据管理方式 有良好的性能 价格比 具有良好的兼容性 可扩充性与可维修性 选择技术上成熟可靠的标准系列机型 厂家或供应商的技术服务与售后服务好 在一定时间保持一定的先进性的硬件 5 2计算机硬件选择 确定了数据的处理方式以后 在计算机机型的选择上则主要考虑应用软件对计算机处理能力的需求 包括 1 计算机主存 2 CPU 3 输入 输出和通信的通道数目 4 显示方式 5 外接转储设备及其类型 5 2计算机硬件选择 金蝶K 3V10 3的运行环境 服务器 硬件最低配置 P41 7GHzCPU 512MB内存 2GB剩余硬盘空间 硬件建议配置 P4主流CPU 双CPU 1GB以上内存 2GB以上剩余硬盘空间 软件环境 Windows2000Server WindowsServer2003 客户端 硬件最低配置 P41GHzCPU 256MB内存 1GB剩余硬盘空间 硬件建议配置 P42 4GHz以上CPU 512MB内存 1GB剩余硬盘空间 软件环境 Windows98 XP 2000 2003 系统网络平台的设计主要包括中 小型机方案与微机网络方案的选取 网络互连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 远程用户等工作 有关内容请参考计算机网络的技术书籍 5 3计算机网络的选择 网络拓扑结构一般有总线型 星型 环形等 在网络选择上应根据应用系统的地域分布 信息流量进行综合考虑 一般来说 应尽量使信息流量最大的应用放在同一网段上 1 网络拓扑结构 5 3计算机网络的选择 5 3计算机网络的选择 2 网络的逻辑设计 通常首先按软件将系统从逻辑上分为各个分系统或子系统 然后按需要配备设备 如主服务器 主交换机 分系统交换机 子系统集线器 HUB 通讯服务器 路由器和调制解调器等 并考虑各设备之间的连接结构 5 3计算机网络的选择 3 网络操作系统 目前 流行的网络操作系统有UNIX WindowsNT等 UNIX 历史最早 是唯一能够适用于所有应用平台的网络操作系统 WindowsNT由于其Windows软件平台的集成能力 随着Windows操作系统的发展和客户机 服务器模式 C S 向浏览器 服务器模式 B S 延伸 无疑是有前途的网络操作系统 5 3计算机网络的选择 古老而又强大的OpenVMS系统最长使用时间达到了10年180天6小时40分钟 运行于Alpha主机 而且其平均使用时间也超过了四年 成为名副其实的最稳定系统 Linux的表现强于Windows 其最长使用时见和平均使用时见分别为1年309天零2分钟和19天23小时16分钟 Windows的相应统计为最高189天1小时59分钟和平均10天8小时20分钟 操作系统稳定性比较 管理信息系统都是以数据库系统为基础 一个好的数据库管理系统对管理信息系统的应用有着举足轻重的重要影响 数据库管理系统选择的原则是 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 Oracle的售后 5 4数据库管理系统选择 普通的数据库管理系统有Foxpro和Access等 大中型数据库系统有MicrosoftSQLServer Oracle SybaseSQLServer和InformixServer等 软件的选择包括 操作系统 数据库管理系统 应用软件 其他 5 5应用软件的选择 1 软件是否能够满足用户的需求根据系统分析的结果 在软件功能上应注意以下问题 1 系统必须处理哪些事件和数据 软件能否满足数据表示的需要 如记录长度 文件最大长度等 2 系统必须能够产生哪些报告 报表 文档或其他输出 3 系统要储存的数据量及事件数 4 系统必须满足哪些查询需求 5 系统有哪些不足之处 如何解决 5 5应用软件的选择 软件的选择原则 2 软件是否具有足够的灵活性3 软件是否能够获得长期 稳定的技术支持对于商品化软件 稳定的技术支持是必需的 这一方面是为了保证软件能够满足需求的变化 另一方面是便于今后随着系统平台的升级而不断升级 5 5应用软件的选择 软件的选择原则 6 1输出设计的原则6 2输出设计的内容6 3输出设计的评价6 4输出报告 6输出设计 为什么在设计阶段是先设计输出 再设计输入 6输出设计 输出设计的目的是为各级管理人员正确及时地提供所需要的信息 因此 首先根据进行输出设计 再根据输出所应获得的信息来进行输入设计 更能反映管理者和用户对信息的需求 6输出设计 6 1输出设计的原则 输出方式 屏幕输出 6 1输出设计的原则 6 1输出设计的原则 输出方式 数据文件输出 信息系统的最终目的是为了使用户得到所需要的信息 1 信息系统的输出应该简洁明了 易于阅读和理解 2 信息系统输出应该是及时的 3 访问信息系统输出信息的用户必须是经过授权的 这是信息系统输出安全的基本保证 4 信息系统的输出必须是有效的 输出设计的原则 6 1输出设计的原则 确定用户在使用信息方面的需求 使用目的 输出速度 频率 数量 安全性要求等 设计输出信息的内容 包括 信息的形式 表格 图形 文字 输出的项目 数据结构 数据类型 位数及取值范围等 6 2输出设计的内容 6 2输出设计的内容 提供给用户的信息要进行格式设计 输出格式要满足使用者的要求和习惯 达到格式清晰 美观 易于阅读和理解的要求 6 2输出设计的内容 输出格式 表格信息 6 2输出设计的内容 用于对详细信息的描述 在表示事物的趋势 多方面因素的比较等方面有较大优势 直方图圆饼图曲线图等 6 2输出设计的内容 报表是最常用的一种输出形式 一般由3个部分组成 表头 表体和表尾 6 2输出设计的内容 在输出设计上应尽量保持输出流内容和格式的统一性 同一内容的输出 对于显示器 打印机 文本文件和数据库文件应具有一致的形式 6 2输出设计的内容 尽量利用原系统的输出格式 如果要修改 应与相关部门协商 输出表格要考虑系统发展的需要 6 2输出设计的内容 6 3输出设计评价 输出设计评价 能否为用户提供及时 准确 全面的信息服务 是否便于阅读和理解 符合用户的习惯 是否充分考虑和利用了输出设备的功能 是否为今后的发展预留一定的余地 6 4输出报告 输出报告定义的内容 系统的输出 标出了各常量 变量的详细信息 给出各种统计量及其计算公式 控制方法 表7 2输出设计说明书 输出设计示例 千叶眼镜连锁店管理信息系统 单表输出格式下图的费用单打印设计 就是在费用单输入并成功保存后 打印出的结果 业务部单表的打印格式与此单相似 单表包括 费用单 付款单 发票单 费用单打印输出格式 带有单价与金额的入库单输出格式 7 1输入设计的原则7 2数据输入设计7 3数据输入设备的选择7 4输入检验7 5数据记录格式的设计7 6输入屏幕设计 7输入设计 输入的是垃圾 输出的必然是垃圾 7输入设计 正确的输入才有正确的输出输入界面是系统与用户交流的纽带在正确的前提下 应做到输入方法简单 迅速 经济 方便 7输入设计 输入设计的原则 7 1输入设计的原则 输入量越小 出错的机会越少 花费的时间越少 数据的一致性越好 由于数据录入工作一般需要人的参与 数据输入速度与计算机处理比较起来相对缓慢 系统在大多数时间都处于等待状态 效率显著降低 增加系统的运行成本 因此 在输入设计中 应在满足处理要求的前提下使输入量最小 输入数据的速度往往成为提高信息系统运行效率的瓶颈 为减少延迟 可采用周转文件 批量输入等方式 输入设计中应采用多种输入校验方法和有效性验证技术 减少输入错误 在输入设计时 应尽量避免不必要的输入步骤 当步骤不能省略时 应仔细验证现有步骤是否完备 高效 输入设计在为用户提供纠错和输入校验的同时 必须保证输入过程简单易用 不能因为查错 纠错而使输入复杂化 增加用户负担 例如网络用户注册 数据输入设计 确定输入数据内容 确定数据的输入方式 确定输入设备 确定输入数据的记录格式 输入数据的正确性校验 7 2数据输入设计 目前常用的输入设备有以下几种 1 读卡机 2 键盘 磁盘输入装置 最常用的方式 3 光电阅读器 手持扫描仪 7 3数据输入设备选择 4 终端输入 5 声音识别仪 数据采集过程中发生的错误 如原始凭证丢失 填写不准确 凭证传递延误等 这些主要依靠建立严格的凭证管理制度来解决 录入数据阶段产生的错误 如录入员的错读 漏读 误操作等原因引起的数据错误 对这类错误 可以采用校验方法来解决 7 4输入检验 1 重复校验 将相同的内容重复输入多次 比较其结果 如设置或修改密码的操作 一般要求用户输入两次 如银行密码 2 视觉校验 数据输入的同时 有计算机显示或打印输入的数据 然后与原始单据进行比较 3 校验位校验 是最常用也最有效的校验方法 4 控制总数校验 工作人员先用手工求出数据的总值 然后在输入过程中由计算机程序累计总值 将两者对比较验 5 逻辑校验 根据业务上数据的逻辑性 检查有无错误 如月份最大不会超过12 否则出错 6 界限校验 检查某项输入数据的内容是否在规定的范围之内 如商品的单价规定在50元至1000元范围内 若检查出存在超出此范围的数据 则出错 7 顺序校验 即检查记录的顺序 8 格式校验 校验数据记录中各数据项的位数和位置是否符合预先规定的格式 如电子邮箱检验 9 记录计数校验 通过计算记录个数来检查记录是否遗漏和重复 10 平衡校验 校验相互有关的相反数据项之间是否平衡 如会计系统中 凭证的借 贷科目分别求和 若相等 则账目平衡 否则账目中必然有错 出错的改正方法应根据出错的类型和原因而异 1 原始数据错 发现原始数据有错时 应将原始单据送交填写单据的原单位修改 不应由键盘输入操作员或原始数据检查员等想当然地予以修改 原始数据只能由用户修改 2 机器自动检错 当由机器自动检错时 出错的恢复方法有 待输入数据全部校验并改正后 再进行下一步处理 如程序编译时的错误检查 舍弃出错数据 只处理正确的数据 这种方法适用于作动向调查分析的情况 这时不需要太精确的输出数据 例如人口普查等 只处理正确的数据 出错数据待修正后进行同法处理 剔出出错数据 继续进行处理 出错数据留待下一运行周期一并处理 为了保证输入数据正确无误 数据输入过程中需要通过程序对输入的数据进行严格的校验 发现有错时 程序应当自动地打印出出错信息一览表 主要指应用程序中的出错信息提示 系统容错功能的体现 输入数据的记录格式既要便于操作人员录入 又要便于填表人员 现场工作人员填写 设计原始单据的原则是 1 便于填写 原始单据的设计要保证填写得迅速 正确 全面 简易和节约 具体地说应做到 填写量小 版面排列简明 易懂 2 便于归档 单据大小要标准化 预留装订位置 标明传票的流动路径 3 单据的格式应能保证输入精度 7 5数据记录格式设计 屏幕是用户与系统的界面 即人和机器的接口 也是控制和选择信息输入输出的主要途径 在屏幕设计时 应遵循以下基本原则 1 屏幕设计要充分考虑用户需求 上下文相关的帮助信息 交互式的用户对话框 图形用户 友好 界面是屏幕设计的三大要素 7 6输出屏幕设计 2 将数据录入到屏幕上时 字段的安排要尽量与原始资料的安排保持一致 如屏幕上表格的样式应与原始资料表格样式一致 方便数据输入 3 设计时应注意使录入窗口简洁明了 避免颜色过于丰富多变 7 6输出屏幕设计 简列式 表格式 全屏幕编辑方式 补充 把一组相关的数据项 按顺序排成几列 输入时只要按顺序逐个地键入数据 完成一组数据的输入 格式简单 直观 易用程序实现 适用于输入数据项不多的情况 把一组输入的数据项排列成一张空白表的格式 操作员象填表一样输入数据 该方式称为 表格式输入方式 符合人们日常习惯 受欢迎 但要注意和安排屏幕 尽量与数据载体的格式一样 输入操作会觉得亲切自如 不易出错 职工人事信息卡录入 全屏幕编辑功能 即在屏幕上造出一张与数据库文件相一致的二维关系表 能够实现记录的追加 修改和删除等操作 8 1文件的分类8 2文件设计8 3数据库设计 8数据存储设计 管理信息系统总是基于文件系统或数据库系统的 文件是存放系统中要处理的和维护的数据的基本方式 即文件是数据管理的最基本方式 文件设计的定义 就是根据文件的使用要求 处理方式 存储量 数据的活动性以及硬件设备的条件等 合理地确定文件类别 选择文件介质 决定文件的组织方式和存取方法 8 1文件的分类 1 按文件的存储介质分类 纸带文件 磁盘文件 磁带文件和打印文件等 2 按文件的信息流向分类 输入文件 如卡片文件 输出文件 如打印文件 和输入输出文件 如磁盘文件 3 按文件的组织方式分类 顺序文件 索引文件和直接存取文件 4 按文件的用途分类 8 1文件的分类 按文件用途分类 1 主文件 主文件是系统中最重要的共享文件 主要存放具有固定值属性的数据 如职工姓名 职务等数据 2 处理文件 又称事务文件 是用来存放事务数据的临时文件 包含了对主文件进行更新的全部数据 主要存放具有随机变动属性的数据 按文件用途分类 3 工作文件 工作文件是处理过程中暂时存放数据的文件 如排序过程中建立的排序文件 打印时建立的报表文件等 此类文件用完后 不再保存 4 周转文件 周转文件用来存放具有固定个体变动属性的数据 例如 工资子系统中的住户电费扣款文件 见表7 4 5 其他文件 例如备份文件 档案文件等 文件设计通常从设计共享文件开始 而文件由记录组成 所以设计文件主要是设计文件记录的格式 8 2文件设计 表7 6是工资子系统中主文件记录设计表 表中详细填写了记录中每一数据项的名称 变量名 类型 宽度和小数位数字 记录设计中还应注明记录由哪个程序形成 又输出到哪个程序 文件设计还应考虑文件的管理问题 要确定文件的管理制度 有效地进行管理 8 2文件设计 数据库设计是建立数据库及其应用系统的技术 是信息系统开发和建设中的核心技术 数据库设计的任务 是指对于一个给定的应用环境 构造最优的数据库模式 建立数据库及其应用系统 使之能够有效地存储数据 满足各种用户的应用需求 信息需求和功能需求 8 3数据库设计 186 要直接将现实世界中的内容映射到计算机世界是十分困难的 因此要引入观念世界和数据世界作为现实世界通向计算机世界的桥梁 因此 从客观事物到计算机内的数据 这里经过了四个世界 或称领域 现实世界 观念世界 数据世界 计算机世界 8 3数据库设计 187 现实世界指人们头脑之外的客观世界 它包含客观事物及其相互联系 如学生和课程 观念世界是现实世界在人们头脑中的反映 客观事物在信息世界中称为实体 为了反映实体与实体的联系 可采用实体联系模型 E R模型 学生实体的描述 实体及其属性 学生实体与课程实体的联系 188 数据世界是观念世界中信息的数据化 它与观念世界之间存在对应关系 观念世界中的一个实体对应于数据世界里的一条记录 对应于属性的数据为数据项或字段 对应于实体集的数据称为文件 描述数据和数据之间关系的模型称为数据模型 它与观念世界中的ER模型相对应 计算机世界数据世界中的数据经过编码 加工后就进入计算机世界 将外部信息转化为计算机内部的数据 需经以下几个不同的状态 客观事物 事物相关性质集合 人 实体实体及实体集联系相关属性集合 加工 转换 数记录据文件库相关数据项集合 加工转换 存储二进制数据集合结构 计算机世界 DBMS 数据世界 DBMS的数据模型 现实世界 观念世界 认识 选择和描述 190 与人们对现实世界的认识和描述过程相对应 数据库设计的内容也分为以下四个阶段 1 用户需求分析2 概念结构设计3 逻辑结构设计4 物理结构设计 数据库的设计过程与系统开发的阶段融为一体 数据库设计过程与系统开发阶段的对照 需求分析的任务 通过详细调查现实世界要处理的对象 充分了解原系统工作概况 明确用户的各种需求 然后在此基础上确定新系统的功能 一 需求分析 调查的重点是 数据 和 处理 通过调查 收集与分析 获得用户对数据库的如下要求 1 信息要求 指用户需要从数据库中获得信息的内容与性质 即在数据库中需要存储哪些数据 数据库设计的基础 2 处理要求 指用户要完成什么处理功能 处理方式是批处理还是联机处理 应用系统设计的基础 3 安全性与完整性要求 如系统的恢复功能 双机备份等 一 需求分析 确定用户的最终需求是一件很困难的事 这是因为用户与设计人员处于两个不同的认知世界 因此设计人员必须不断深入地与用户交流 才能逐步确定用户的实际需求 一 需求分析 数据库概念设计的任务 根据用户需求设计数据库的概念模型 概念模型是从用户角度看到的数据库 它可用第三章中介绍的E R模型表示 也可以用3NF关系群来表示 二 概念结构设计 概念模型是按用户的观点对数据和信息建模 反映的是现实世界中的事物及其相互联系 与此有关的概念有 1 实体 Entity 是观念世界中描述客观事物的概念 实体可以是人 物或抽象的概念 2 属性 指实体具有的某种特性 属性用来描述一个实体 3 联系 现实世界的事物总是存在着这样或那样的联系 如动物世界中的食物链 这种联系必然要在信息世界中得到反映 概念模型 在信息世界中 事物之间的联系可分为两类 实体内部的联系 如组成实体的各属性之间的关系 如学生实体中的领导与被领导联系 实体之间的联系 如教师实体与学生实体之间的联系 概念模型 实体有个体和总体之分 个体 如 张三 李四 等 是实体的值 总体 泛指个体组成的集合 是实体的型 总体又分为 同质总体 如学生实体 异质总体 异质总体是由不同性质的个体组成的集合 一个异质总体可以分解出多个同质总体 如学校实体由学生和老师构成 数据文件描述的是同质总体 而数据库描述的是异质总体 概念模型 两个实体型之间的联系可以分为三类 一对一联系 如果对于A中的一个个体 B中至多有一个个体与其发生联系 反之 B中的每一个体至多对应A中一个个体 则称A与B是一对一联系 如男女之间的夫妻关系 一对多联系 如果对于A中的每一个体 实体B中有一个以上的个体与之发生联系 反之 B中的每一个体至多只能对应于A中的一个个体 则称A与B是一对多联系 如学生实体与所在系实体之间构成一对多联系 多对多联系 如果A中至少有一个体对应于B中一个以上的个体 反之 B中也至少有一个个体对应于A中一个以上的个体 则称A与B为多对多联系 如学生实体与课程实体之间的联系 概念模型 概念模型的最常见的表示方法是实体 联系方法 简称E R方法 E R方法是P P S Chen于1976年提出的 其方法是用E R来描述某一组织的信息模型 E R图中用矩形表示实体 实体之间的关系用菱形表示 用无向边把菱形与有关实体连接 在边上标明联系的类型 实体的属性可用椭圆表示 并用无向边把实体与属性联系起来 E R方法 例1 教学管理中涉及到学生 课程两个实体 用E R图可表示为此E R图中实体的相关属性如下 学生实体属性 学号 学生姓名 所属系 年龄课程实体属性 课程号 课程名 先行课程号选课联系的属性 学号 课程号 成绩 学期 E R方法 例2 下面用E R图来表示某个工厂物资管理的概念模型 物资管理涉及的实体有 仓库 属性有仓库号 面积 电话号码 零件 属性有零件号 名称 规格 单价 描述 供应商 属性有供应商号 姓名 地址 电话号码 账号 项目 属性有项目号 预算 开工日期 职工 属性有职工号 姓名 年龄 职称 E R方法 这些实体之间的联系如下 1 一个仓库可以存放多种零件 一种零件可以存放在多个仓库中 用库存量来表示某种零件在某个仓库中的数量 2 一个仓库有多个职工当仓库保管员 一个职工只能在一个仓库工作 3 职工之间具有领导 被领导关系 即仓库主任领导若干保管员 4 供应商 项目和零件三者之间具有多对多的联系 即一个供应商可以供给若干项目多种零件 每个项目可以使用不同供应商供应的零件 每种零件可由不同供应商供给 E R方法 E R模型是对现实世界的一种抽象 它抽取了客观事物中人们所关心的信息 忽略了非本质的细节 如学生的身高 体重等就不是我们所关心的信息 但它们是存在的 并对这些信息进行了精确地描述 E R图所表示的概念模型与具体的DBMS所支持的数据模型相独立 是各种数据模型的共同基础 因而是抽象和描述现实世界的有力工具 思考题 某医院病房计算机管理中涉及的实体有 科室 属性有科室名 地址 电话 病房 属性有病房号 病房名 医生 属性有工作证号 姓名 职称 病人 属性有病历号 姓名 性别 这些实体之间的联系描述如下 一个科室有多个病房 一个病房只属于一个科室 一个科室有多个医生 一个医生只属于一个科室 一个医生可负责多个病人的诊治工作 每个病人可由多个医生进行治疗 一个病房住有多个病人 病人只能住在一个病房里 需要记录入院时间和出院时间 请用E R图画出科室 病房 医生和病人的概念模型 E R方法 1 逻辑结构设计的任务 将概念结构设计阶段完成的概念模型转换成能被选定的数据库管理系统 DBMS 支持的数据模型 如关系模型 并对其进行优化 规范化理论 三 逻辑结构设计 2 E R模型向关系数据模型的转换 重点掌握的内容 E R模型可以向现有的各种数据库模型转换 对不同的数据库模型有不同的转换规则 将E R图转换为关系模型实际上就是要将E R图中的实体 实体的属性和实体之间的联系转换为关系模式 这种转换一般遵循如下原则 三 逻辑结构设计 转换原则 一个实体型转换为一个关系模式 关系的属性 实体型的属性关系的码 实体型的码例 学生实体可以转换为如下关系模式 学生 学号 姓名 出生日期 所在系 年级 平均成绩 E R图向关系模型的转换 续 2 一个1 1联系可以转换为一个独立的关系模式 也可以与任意一端对应的关系模式合并 1 转换为一个独立的关系模式关系的属性 与该联系相连的各实体的码以及联系本身的属性关系的候选码 每个实体的码均是该关系的候选码 E R图向关系模型的转换 续 2 一个1 1联系可以转换为一个独立的关系模式 也可以与任意一端对应的关系模式合并 2 与某一端对应的关系模式合并合并后关系的属性 加入对应关系的码和联系本身的属性合并后关系的码 不变 E R图向关系模型的转换 续 E R图向关系模型的转换 续 例 管理 联系为1 1联系 可以有三种转换方法 1 转换为一个独立的关系模式 管理 职工号 班级号 或管理 职工号 班级号 2 管理 联系与班级关系模式合并 则只需在班级关系中加入教师关系的码 即职工号 班级 班级号 学生人数 职工号 3 管理 联系与教师关系模式合并 则只需在教师关系中加入班级关系的码 即班级号 教师 职工号 姓名 性别 职称 班级号 是否为优秀班主任 E R图向关系模型的转换 续 注意 从理论上讲 1 1联系可以与任意一端对应的关系模式合并 但在一些情况下 与不同的关系模式合并效率会大不一样 因此究竟应该与哪端的关系模式合并需要依应用的具体情况而定 由于连接操作是最费时的操作 所以一般应以尽量减少连接操作为目标 例如 如果经常要查询某个班级的班主任姓名 则将管理联系与教师关系合并更好些 E R图向关系模型的转换 续 一个1 n联系可以转换为一个独立的关系模式 也可以与n端对应的关系模式合并 1 转换为一个独立的关系模式关系的属性 与该联系相连的各实体的码以及联系本身的属性关系的码 n端实体的码 E R图向关系模型的转换 续 一个1 n联系可以转换为一个独立的关系模式 也可以与n端对应的关系模式合并 2 与n端对应的关系模式合并合并后关系的属性 在n端关系中加入1端关系的码和联系本身的属性合并后关系的码 不变可以减少系统中的关系个数 一般情况下更倾向于采用这种方法 E R图向关系模型的转换 续 E R图向关系模型的转换 续 例 组成 联系为1 n联系 将其转换为关系模式的两种方法 1 使其成为一个独立的关系模式 组成 学号 班级号 2 将其学生关系模式合并 学生 学号 姓名 出生日期 所在系 年级 班级号 平均成绩 E R图向关系模型的转换 续 4 一个m n联系转换为一个关系模式 关系的属性 与该联系相连的各实体的码以及联系本身的属性关系的码 各实体码的组合例 选修 联系是一个m n联系 可以将它转换为如下关系模式 其中学号与课程号为关系的组合码 选修 学号 课程号 成绩 例题 物资管理E R模型 转化为关系模式如下 仓库 仓库号 面积 零件 零件号 零件名 单价 供应商 供应商号 名称 电话号码 产品 产品号 产品名 产地 供应 产品号 供应商号 供应量 构成 产品号 零件号 使用量 库存 零件号 仓库号 库存量 船舶 船舶编号 船名 船身长度 排水量 航线编号 航线 航线编号 航线名称 出发港口 到达港口 航线长度 集装箱 集装箱编号 箱型 尺寸 货物 货物编号 货物名称 总件数 总重量 出发时间 船舶编号 装箱 集装箱编号 货物编号 货物件数 货物重量 关系的规范化 问题的提出 一个企业销售记录的关系模式PEQ 订单代码 订购日期 客户 发货日期 产品 单价 数量 雇员 如表